MSP430單片機在微型低功耗數據廣播接收機中的應用

一、 引言
我們獨立自主開發了數據廣播編碼器和微型低功耗調頻數據廣播接收機，整套系統采用連續相位頻移鍵控（CPFSK）調制方式，副載波頻率為72KHz，占用帶寬約16Khz，數據傳輸速率4.8KHZ。采用CPFSK調制方式使接收機易于實現，與QPSK的調制方式相比對相位穩定度要求不高，不易受外界溫度噪聲的影響，而且在信號解調處理時實現低功耗。
由于在發送端先后進行了數據編碼、信道調制、線性調頻，所以接收設備要完成信號逆處理。硬件結構框圖：

二、MSP430單片機的特點及在接收機中的應用
TI公司MSP430系列單片機的超低功耗特性（運行在1MHz時鐘條件下工作電流視工作模式不同為0.1-400uA）、強大的外圍模塊功能、體積小等優點適合作為接收機的CPU。MSP430系列中的各成員集成了較多的片上外圍資源，包含：12位A/D，精密模擬比較器，硬件乘法器，2組頻率可達8MHZ的時鐘模塊，2個帶有大量捕獲/比較寄存器的16位定時器，看門狗，2個可實現異步、同步及多址訪問的串行通信接口，數十個可實現方向設置及中斷功能的并行輸入、輸出端口等。
MSP430F123單片機作為CPFSK數據廣播接收機的CPU主要對基帶數據進行處理，完成數據鏈路層的工作：

數據解碼

三、數字通信中的同步問題
數據通信中，同步是非常重要的問題，通信系統是否可靠、接收靈敏度是否達到標準，很大程度上依賴于同步技術的優劣。
1、同步不確定性的來源
實際通信系統中，收發站之間會由于電波傳播中的多徑效應引起碼相位、載波中心頻率相位的延遲，而且在傳輸信道中隨機噪聲的疊加引起傳輸波形的失真，連接在接收濾波器之后的判決電路也很難保證無差錯的恢復基帶信號。這些都會導致同步的不穩定性。

2、實現同步的幾種方法
按同步功用分類可分為載波同步、位同步、群同步和網同步。
按傳輸同步信息的方式可分為外同步法和自同步法。外同步法：是由發送端發送專門的同步信息，接收端把這個專門的同步信息檢測出來作為同步信號。自同步法：發送端不發送專門的同步信息，而是由接收端設法從接收信號中提取同步信息。
本接收機的CPU要完成的功能中只涉及到位同步和幀（群）同步，由于不能從硬件解調FSK信號中恢復位同步時鐘，所以采用自同步的方法來實現位同步，以下結合MSP430單片機的特點分析位同步和幀同步的實現方法。

四、位同步
由于本接收機接收的碼元速率為4.8KHZ，用CPU捕捉位同步信息，然后進行采樣，在配合RS糾錯，即可達到數據準確傳輸的要求。
（一）、位同步的方法：
方法一、

〈圖1〉
設置接收端恢復出的同步時鐘的頻率為5倍的碼元頻率，這樣就在一個碼元周期內，設置了5個采樣點。位同步可以分為兩個過程：捕獲、同步跟蹤。
1、 捕獲，即找到正確的同步時鐘起始點。在接收的數據中，只有0、1跳變沿才能為我們提供位同步信息，如果數據長時間為1或為0，這將給接收端恢復位定時信息造成一定困難。所以發送端對數字基帶信號進行隨機化處理，一方面起到能量擴散的作用，另一方面限制連0碼和連1碼的長度，易于位同步的捕獲和同步時鐘的恢復。