基于高性能单片机STM32和GPRS无线通信的CMMB智能网络监测系统

中国移动多媒体广播（CMMB）是我国自主研发的、具有完全自主知识产权的移动多媒体广播标准。目前，全国各大城市的CMMB网络正在建设和完善当中，而 CMMB信号的覆盖测试为网络优化和调整提供了重要的数据依据。数字电视广播网络的建设是一个长期复杂的过程，需要经过不断地调整和优化才能达到一个理想 的效果。而只有有效、精确的网络覆盖测试才能为调整、优化提供可靠的依据。一个成熟稳定的CMMB网络覆盖测试系统，对于CMMB的发展具有重大意义。因 此，有必要设计一款针对CMMB网络的覆盖测试系统。

本设计基于高性能单片机STM32和GPRS无线通信方案实现了对测试点CMMB网络覆盖情况的实时监测，并利用GPS接收器将测试终端的地理位子信息上传到服务器端，完成了对监测终端的精准定位。

终端板卡供电方式采用太阳能供电系统，保障其在无电源和人员看守的情况下长期稳定的工作。最后通过综合测试，能实现所有要求的功能，完全满足本次设计的要求。

1 测试需求分析

为了对测试点进行实时准确的信息监测，需要做好以下几点。测试地点的地理位置，包括经度、纬度，至少每秒统计一次；终端板卡供电蓄电池电量实时更新；8 M信号带宽内的平均功率，单位为dBm，每秒统计一次，测量精度达到±1 dBm；CMMB信号解码LDPC误包率、RS误包率，每秒统计一次；服务器端可以随时更改信息上报时间间隔，并能对终端调谐器、解调器配置参数进行更 改，以适应不同地区解调参数的不同。

2 总体设计

本系统分为测试终端和服务器端，服务器端只需要一台性能良好的个人计算机，而测试终端主要由以下几个模块构成：射频前端模块模块、功率测量与存储模块、 GPS接收器、太阳能供电模块、处理器模块及GPRS无线通信模块。各个模块主要是通过STM32微处理器的GPIO口连接与通信。处理器需要对射频前端 的调谐器和解调器进行调谐频道和解调参数设置，并对RS误包率、LDPC误包率等信息进行读取。CMMB信号调谐器主要是对从天线接收的高频信号进行调谐 输出中频信号；CMMB调谐解调模块主要是对信号进行解调和信道解码；功率的测量与存储模块负责将信号功率转换为电平信号送给STM32的ADC和将系统 设置参数进行存储，GPS接收器用于获取监测点地理位子信息，最后处理器通过GPRS无线模块将信息发送至服务器端并从服务器接收控制命令。系统整体结构 如图1所示。

3系统硬件设计

3.1射频前端模块

射频前端模块包括调谐单元和解调单元。

本系统中RF射频信号的调谐模块采用MXL5007，芯片能够通过天线或有线接收从44～885 MHz连续频段信号，并将输入的RF射频信号进行调谐输出4～44 MHz的中频信号；此芯片还具有对原始的RF射频信号无损耗的环出功能，这使得芯片再输出中频信号给功率测量模块的同时，还能无损耗的环出一路CMMB信 号到后级的解调模块，是本系统调谐器的理想选择。

调谐解调模块选用了创毅视讯公司的IF206型号的芯片，IF206芯片支持CMMB广播信道标准和复用标准；可同时接收卫星信号和地面信号；低功耗、低成本、对前端后端设备无特殊要求。

3.2 GPRS无线通信模块

本系统选用GPRS无线通信方案，采用Fibocom的G600模块，支持Dual 900/1800或850/1900双频。G600模块外观小巧，功耗低，GPRS数据连接可靠，内置TCP/IP协议栈，G600模块采用串口通信

3.3 GPS接收器

监测终端通过GPS接收器采集监测点地理信息，包括：经纬度、海拔等，测试系统根据得到的GPS信息在地图的相应位置显示测试数据。本系统中选用GTS- 4E-00模块，采用邮票贴片封装，可适应高温高湿，电磁干扰等恶劣工作环境。其简化的电路图如图2中所示，TXD连接STM32串口1，模块唤醒端连接 PA9，J1为接收天线。

3.4处理器模块

处理器是整个监测终端的核心，负责采集射频前端的数据以及与服务器端的通信。处理器采用STM32F103RCT6型单片机，该芯片是基于Cortex— M3内核的新型32位嵌入式微处理器，它集合了性能高，实时、低功耗、集成度高等特点，系统时钟高达72 M，开发简便且芯片内集成多种外设。单片机电路图如图2所示。

其中单片机的PB6、PB7口为其IIC接口，负责与MXL5007、存储芯片AT24C1024通信；PA5-PA7口是其SPI接口，用于与 IF206通信；PA10口是串口1接收端，用于接收GPS模块数据，PA9口用于使能GPS模块；PA2、PA3是串口3，用于与GPRS模块G600 通信；PC2、PC3分别作为MXL5007的使能和复位端；STM32内部还有两个12位ADC，PC4是内部ADC1模拟输入口，用于测量CMMB信 号平均功率。