嚴(yán)振

貴州省新聞出版廣電局761臺(tái)　貴州省　貴陽(yáng)市　550002

CAN總線在數(shù)字電視發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用分析

嚴(yán)振

貴州省新聞出版廣電局761臺(tái)貴州省貴陽(yáng)市550002

本文主要對(duì)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)中CAN總線的應(yīng)用進(jìn)行分析，并闡述在數(shù)字電視發(fā)射機(jī)中如何利用不同總線和通信協(xié)議（包括RS458、CAN、SNMP、TCP/IP以及互聯(lián)網(wǎng)等）實(shí)現(xiàn)控制、檢測(cè)和通訊等不同功能，組成一套完整的集中控制系統(tǒng)，并針對(duì)發(fā)射機(jī)邏輯控制原理提煉出一些主要邏輯故障分析辦法，希望對(duì)發(fā)射機(jī)的運(yùn)行維護(hù)有所幫助，同時(shí)也為在復(fù)雜環(huán)境下的設(shè)備監(jiān)控方案提供參考。

CAN總線數(shù)字電視發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)保護(hù)程序和故障診斷

在無(wú)線數(shù)字電視發(fā)展進(jìn)程中，發(fā)射機(jī)的更新升級(jí)多數(shù)都要考慮數(shù)/模兼容性，對(duì)大功率發(fā)射機(jī)采用先進(jìn)的液冷系統(tǒng)，同時(shí)滿足對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、信號(hào)監(jiān)視以及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芤螅_(dá)到設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、易于維護(hù)和故障診斷之目的。

1 CAN總線特點(diǎn)

CAN總線（Controller Area Network） 也稱(chēng)控制器局部網(wǎng)總線，屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，多年來(lái)一直被廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)電子設(shè)備的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)當(dāng)中，其接口定義如圖1所示。CAN總線獨(dú)特的數(shù)據(jù)通信方式使它具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1） 采用雙線串行通信方式，線間干擾小。具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳輸距離較遠(yuǎn)、抗電磁干擾能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

（2）具有錯(cuò)誤處理檢錯(cuò)機(jī)制和遭破壞后的自動(dòng)重發(fā)能力。檢錯(cuò)能力強(qiáng)，適應(yīng)高噪聲干擾環(huán)境。

（3）具有優(yōu)先權(quán)和仲裁功能。多個(gè)控制模塊可在總線上組成多主機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)，在節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下能自動(dòng)退出總線。

2 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)原理分析

761臺(tái)現(xiàn)使用的無(wú)線數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的工作模式分為模擬電視或數(shù)字電視 （DVB-T/H，DVB-T2，ATSC等標(biāo)準(zhǔn)） 兩種模式。當(dāng)對(duì)發(fā)射機(jī)激勵(lì)器設(shè)置好工作模式后，中央控制單元就會(huì)通過(guò)CAN總線（設(shè)備資料中也稱(chēng)為“串行E-LINK”總線）接收到激勵(lì)器的模式信息，并將模式信息發(fā)送到各RF功放模塊，使發(fā)射機(jī)在相應(yīng)的模擬或數(shù)字模式下進(jìn)行工作。

發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)（如圖2所示）主要由中央控制單元、雙激勵(lì)器控制單元、多功放控制單元以及液冷控制系統(tǒng)所組成。設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)信息經(jīng)各單元內(nèi)部控制單元處理后，通過(guò)CAN總線發(fā)送到中央控制單元進(jìn)行集中監(jiān)控。

發(fā)射機(jī)分為兩種控制模式：一種是本地模式（Local） 即使用本地使能信號(hào)（local、Enable） 模式；另一種是遙控模式（Remote）即CAN總線控制（E-Link） 和 RS485（ANT bus、Eurotel協(xié)議）遙控模式。

2.1中央控制單元

中央控制單元主要包括單片機(jī)及顯示、按鍵及狀態(tài)指示等組件，負(fù)責(zé)控制激振器和所有功率放大器的使能信號(hào)，并對(duì)雙激勵(lì)器進(jìn)行自動(dòng)切換。在開(kāi)機(jī)過(guò)程中，中央控制單元發(fā)出開(kāi)機(jī)指令（TX ON），既送出硬件使能信號(hào)（HW） 啟動(dòng)液冷系統(tǒng)，在液冷系統(tǒng)啟動(dòng)后，通過(guò)中央控制單元發(fā)出使能信號(hào)送至激勵(lì)器和功率放大器，使整機(jī)完成啟動(dòng)并開(kāi)始輸出功率。

中央控制單元通過(guò)CAN總線接收末級(jí)功放的定向耦合器傳來(lái)的整機(jī)輸出功率 （RF Output PWR）取樣信號(hào)，再通過(guò)CAN總線將控制信號(hào)回送到激勵(lì)器控制其輸出功率。在中央控制單元顯示界面可以監(jiān)視到各功放輸出功率、整機(jī)輸出（反射）功率、負(fù)載入（反）射功率，和各功放模塊的輸入（出）功率、反射功率和工作電壓（電流）參數(shù)，以及液冷系統(tǒng)冷卻液的流入（出）溫度等參數(shù)。

2.2其他功能單元

其他功能單元主要包括激勵(lì)器控制單元、功放控制單元和液冷控制系統(tǒng)等。用戶(hù)可通過(guò)激勵(lì)器和功率放大器上的對(duì)應(yīng)接口設(shè)置相關(guān)參數(shù)，使其獨(dú)立于中央控制單元進(jìn)行正常運(yùn)行。

2.2.1激勵(lì)器：激勵(lì)器負(fù)責(zé)發(fā)射機(jī)整機(jī)與外界進(jìn)行通訊，收集CAN總線上所有的設(shè)備信息， 利用內(nèi)置RJ45接口與外界建立TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)連接，可通過(guò)WEB或SNMP方式進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)（如圖3所示）。雙激勵(lì)自動(dòng)邏輯切換模塊可將激勵(lì)器設(shè)置成手動(dòng)或自動(dòng)模式。

2.2.2 功放模塊：它將輸出端定向耦合器入（反）射功率檢測(cè)信號(hào)送至中央控制單元，以對(duì)輸出功率進(jìn)行控制。通過(guò)其面板可顯示每個(gè)功放單元的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息和歷史報(bào)警信息，也可通過(guò)自帶的RS232 接口連接到PC 機(jī)，用操作系統(tǒng)自帶的超級(jí)終端軟件對(duì)功率放大器所有運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。

2.2.3 液冷系統(tǒng)：冷卻系統(tǒng)可工作在自動(dòng)、手動(dòng)和強(qiáng)制模式。強(qiáng)制模式主要用于應(yīng)急故障的處理；自動(dòng)模式下液冷系統(tǒng)首先將故障信息（壓力下降、水泵故障）經(jīng)過(guò)CAN總線送到中央控制單元進(jìn)行監(jiān)視，并通過(guò)使能接口（DIN）送出硬件使能命令（HW）對(duì)液冷系統(tǒng)進(jìn)行控制。

3 保護(hù)程序和故障診斷邏輯

3.1中央控制單元

中央控制單元采用的是雙路供電電源，當(dāng)雙路電源因某一原因都停止供電時(shí)，發(fā)射機(jī)將以半自動(dòng)安全模式進(jìn)行工作，一旦恢復(fù)供電發(fā)射機(jī)將回到停電前的工作狀態(tài)。在自動(dòng)控制模式下，若某功能模塊沒(méi)有收到使能信號(hào)，則說(shuō)明由于其接口原因造成沒(méi)有收到使能信號(hào)，或是中央控制單元本身發(fā)出的是關(guān)閉使能指令信號(hào)。

當(dāng)天線駐波比參數(shù)異常時(shí)發(fā)射機(jī)報(bào)警接口將輸出報(bào)警信號(hào)（antenna VSWR）。

3.2激勵(lì)器

中央控制單元通過(guò)自動(dòng)邏輯控制模塊對(duì)雙激勵(lì)器進(jìn)行自動(dòng)邏輯切換。當(dāng)主激勵(lì)器發(fā)生載波信號(hào)丟失，或調(diào)制信號(hào)丟失，或輸出功率值下降低于3dB時(shí)，中央控制單元將發(fā)出報(bào)警，經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)延時(shí)時(shí)間后（防止誤報(bào)警）再將主激勵(lì)器關(guān)閉，此時(shí)射頻切換器將備激勵(lì)器切換至末級(jí)功放，最后再開(kāi)啟備激勵(lì)器。

3.3 功放

功放開(kāi)關(guān)電源受控于內(nèi)部微處理器和邏輯控制保護(hù)電路。當(dāng)功放出現(xiàn)故障時(shí)（某一參數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)值），控制單元將自動(dòng)降低開(kāi)關(guān)電源供電電壓，使功放輸出功率降低；當(dāng)某一功放因故障（或關(guān)閉）使輸出功率降至整機(jī)標(biāo)稱(chēng)功率的75%時(shí)或供電電壓降低10%時(shí)，控制單元發(fā)出警告。在功放發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，可手動(dòng)直接通過(guò)使能（ENABLE IN/OUT）信號(hào)的設(shè)置將電源關(guān)閉從而停止功放模塊輸出。

3.4液冷控制

當(dāng)中央控制單元未收到液冷控制單元傳來(lái)的CAN信號(hào)時(shí)發(fā)射機(jī)任然繼續(xù)保持正常工作狀態(tài)。當(dāng)中央控制單元未收到液冷控制單元返回的準(zhǔn)備好信號(hào)（使能READY信號(hào)）時(shí)，發(fā)射機(jī)將進(jìn)入警告狀態(tài)并繼續(xù)工作。但當(dāng)中央控制單元既未收到液冷控制單元CAN信號(hào)，也未收到硬件（HW）使能信號(hào)時(shí)，發(fā)射機(jī)將被停止功率輸出。

結(jié)束語(yǔ)

總之，通過(guò)對(duì)進(jìn)口數(shù)字電視發(fā)射機(jī)各功能單元工作原理的梳理，對(duì)各分散控制系統(tǒng)、不同總線控制原理、功能的分析，有助于我們?cè)趯?shí)際運(yùn)行維護(hù)工作當(dāng)中進(jìn)一步熟悉和掌握多總線協(xié)議控制系統(tǒng)的基本性質(zhì)、特點(diǎn)和功能，不斷提高設(shè)備維護(hù)質(zhì)量，達(dá)到快速分析、判斷和處置突發(fā)故障的目的。

［1］ETL1W590TAVE液冷10kW 米波Ⅲ波段電視發(fā)射機(jī)中文操作手冊(cè)（2014）.意大利優(yōu)康公司

［2］李寧春.基于CAN總線的自適應(yīng)調(diào)頻發(fā)射機(jī)“N+1”控制系統(tǒng)［J］.視聽(tīng)，2009（07）.

［3］艾爾肯·熱和曼.應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，促進(jìn)廣播電視系統(tǒng)智能化［M］.電視技術(shù).2010（08）.新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇地區(qū)電視臺(tái)播出部

審稿人：嚴(yán)志剛內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺(tái)正高級(jí)工程師

責(zé)任編輯：烏日山

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