数字卫星设备控制及其实现

数字卫星设备控制及其实现 <br>
<br>
--------------------------------------------------------------------------------<br><br>
数字卫星设备控制及其实现 <br>
电子科技大学 蒋智斌 <br>
数字卫星设备控制系统简介 <br>
<br>
数字卫星设备控制（DiSEqC）就是通过在接收机和卫星接收天线，高频头之间的DiSEqC设备（一般由一片微控制器及其外围电路组成）来使用户能够方便的选择各个频率、方位的卫星电视节目。它的整个系统框图如图1所示。 <br>
<br>
<IMG onmouseover="javascript:if(this.width>520)this.width=520;" style="CURSOR: hand" onclick=javascript:window.open(this.src); src="http://www.chinaecnet.com/xsj04/image/xsj055363_1.jpg" onload="javascript:if(this.width>520)this.width=520;" align=absmiddle border=0><br>
<br><br>
<br>
图1 数字卫星设备控制系统简介 <br>
<br>
工作过程是数字卫星电视接收机内部在同步时钟脉冲配合下，通过与LNB高头相连的同轴电缆线，经调制在22KHz频率上交替变化的数字信号串行传送相关控制指令，DISEQC根据不同的指令，将卫星接收机需要的卫星节目通过同轴电缆传送到卫星接收机中去。 <br>
<br>
<br>
数字卫星设备控制协议及指令 “数字卫星设备控制”有1.0、1.1、1.2、2.0等不同版本的标准，DiSEqC2.0以下全部是单向指令，外设只接收来自接收机的指令而不需传回系统信息给接收机。DiSEqC1.0常用于控制多入一出的中频切换器的控制；DiSEqC1.1是1.0的增强版本；DiSEqC1.2则加入驱动并控制推动杆或极轴座的功能；DiSEqC2.0就具有双向控制的功能，外设就会有信息传回数字卫星电视接收机，能够实现实际配置的自动检测。现在国内使用的最广泛的是DiSEqC1.0，国外则以DiSEqC2.0居多。 <br>
<br>
DiSEqC控制信号比较繁多，各个生产厂家可以根据自己的需要选用不同的控制信号组合。具体来说可以分为以下几种信号： （1）13/18V直流电压，主要用于控制天线水平/垂直电波极化方向。 <br>
<br>
（2）22K音调信号，主要用于LNB双本振频率的切换，或二选一控制器的切换。 <br>
<br>
（3） DiSEqC控制信号，欧洲标准的多路控制器的控制信号。针对DiSEqC的不同应用场合具有比较多的控制信号可供选择。 <br>
<br>
例如有三种不同类型命令可以控制每组“受约束的”和“不受约束的”端口针。1）每组端口位“设置”与“清除”命令（十六进制‘20h’到‘2Fh’）；2）写端口命令（‘38h’和‘39h’）；3）模拟端口写命令（‘48h’）。虽然这些命令能产生期望的效果，但特别提醒的是在实际应用中使用恰当的命令。 <br>
<br>
在比较简单的使用场合，控制系统最起码的顺序如下： <br>
<br>
一体机总线带电后 （至少延迟100ms） <br>
<br>
“待机关”：E0 10 03 （无答复，地址10h，命令03h） <br>
<br>
当频道节目改变时： <br>
<br>
“端口组数据X”：E0 10 38 FX （命令38h，数据FX） <br>
<br>
<br>
在DiSEqC指令中，每位二进制数字的表示如图2所示，‘1’表示在1.5ms的时间里只有前0.5ms有22KHz调制信号，‘0’表示在1.5ms的时间里前1.0ms有22KHz调制信号。 <br>
<br>
<IMG onmouseover="javascript:if(this.width>520)this.width=520;" style="CURSOR: hand" onclick=javascript:window.open(this.src); src="http://www.chinaecnet.com/xsj04/image/xsj055363_2.jpg" onload="javascript:if(this.width>520)this.width=520;" align=absmiddle border=0><br>
<br><br>
<br>
图2 DiSEqC Bits 调制图 <br>
<br>
整个指令发送的结构如下： <br>
<br><br>
<IMG onmouseover="javascript:if(this.width>520)this.width=520;" style="CURSOR: hand" onclick=javascript:window.open(this.src); src="http://www.chinaecnet.com/xsj04/image/xsj055363_3.jpg" onload="javascript:if(this.width>520)this.width=520;" align=absmiddle border=0><br>
<br>
<br>
framing byte（帧字节）没有特别的意义，只是表示命令开始发送，address byte（地址字节）是切换开关的地址，command byte （命令字节）是从机要具体执行的命令，最后是Data byte （数据字节）命令中使用的数据，P是奇偶校验位。 <br>
<br>
在DiSEqC1.0，它们分别是E0 10 38 FX。X随着切换LNB的不同而不同。 <br>
<br>
DiSEqC命令的发送时序必须符合标准的规定，DiSEqC1.0的命令发送时序如图3。 <br>
<br>
<br>
硬件电路设计 <br>
<br>
以下将以使用的最广泛的DiSEqC1.0四选一切换开关为例具体论述DiSEqC系统。硬件电路图如图4所示，DiSEqC电路由一片微控制器及周围的放大电路、整形电路、开关电路组成。考虑到节目切换的偶然性和短暂性，采用中断的方式来实现命令的接收和射频通路的切换。接收机调谐器出来的射频电缆通过放大，整形电路接入到微控制器的一个外部中断口上。微控制器的另外四个I/O连接在四个LNB连接的开关电路上。当有节目切换的指令发出时，微控制器响应中断，并根据相应的指令进行相应的操作。 <br>
<br>
<IMG onmouseover="javascript:if(this.width>520)this.width=520;" style="CURSOR: hand" onclick=javascript:window.open(this.src); src="http://www.chinaecnet.com/xsj04/image/xsj055363_4.jpg" onload="javascript:if(this.width>520)this.width=520;" align=absmiddle border=0><br><br>
<br>
图3 DiSEqC Level 1.0 信号时序图 <br>
<br>
<br>
软件设计 <br>
<br>
软件流程图如图5所示，首先初始化微控制器各寄存器，开外部中断以及开定时器中断。在数字卫星接收机没有指令发出的时候，DiSEqC的微控制器在空闲等待中，接收机指令发出后，控制器响应外部中断，开始工作。首先控制器应该确定来的脉冲是接收机发出的指令而不是干扰。如果在某一段时间内脉冲没有大于正确规定的数量的话则视为干扰而不予处理。在确定是指令信号的情况下，依次检验帧、地址、命令、数据字节。每个字节的指令后都有一位奇偶校验位，如果前面的八位二进制正确，有奇数个'1'的话，则奇偶校验位为0，否则相反。检验每个字节时首先进行奇偶校验，正确后存入SRAM中，然后检验数字是否正确，在此过程中一旦出现错误就跳转到等待信号正确处重新开始。如果检测出指令的结果是正确的，则最后要根据指令做出相应的切换。在DiSEqC1.0四选一切换开关中，数据字节F0-F3代表切换LNB1，正确F4-F7代表LNB2，F8-FB代表LNB3，FC-FF代表LNB4。在切换时，首先要关断不需要切换的LNB，然后打开需要的LNB，连通接收机与所需节目的卫星的射频电缆。通过射频电缆传送天线和高频头需要的参数，以及卫星接收机需要的电视节目。 <br>
<br><IMG onmouseover="javascript:if(this.width>520)this.width=520;" style="CURSOR: hand" onclick=javascript:window.open(this.src); src="http://www.chinaecnet.com/xsj04/image/xsj055363_5.jpg" onload="javascript:if(this.width>520)this.width=520;" align=absmiddle border=0><br>
<br>
图4 DiSEqC1.0四选一切换开关原理图 <br>
<br>
<IMG onmouseover="javascript:if(this.width>520)this.width=520;" style="CURSOR: hand" onclick=javascript:window.open(this.src); src="http://www.chinaecnet.com/xsj04/image/xsj055363_7.jpg" onload="javascript:if(this.width>520)this.width=520;" align=absmiddle border=0><br>
<br><br>
图5 DiSEqC软件流程图 <br>
<br>
<br>
结束语 <br>
<br>
随着广播电视和信息技术的飞速发展，利用卫星频道传输的信息量越来越大，短短几年时间，上星的节目就增加了几倍，目前还在以更快的速度递增。而随着电视卫星和卫星电视节目的增加，DiSEqC系统也在不断的发展和更新。 <br><br>