一、 引言
我們獨(dú)立自主開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)廣播編碼器和微型低功耗調(diào)頻數(shù)據(jù)廣播接收機(jī)，整套系統(tǒng)采用連續(xù)相位頻移鍵控（CPFSK）調(diào)制方式，副載波頻率為72KHz，占用帶寬約16Khz，數(shù)據(jù)傳輸速率4.8KHZ。采用CPFSK調(diào)制方式使接收機(jī)易于實(shí)現(xiàn)，與QPSK的調(diào)制方式相比對(duì)相位穩(wěn)定度要求不高，不易受外界溫度噪聲的影響，而且在信號(hào)解調(diào)處理時(shí)實(shí)現(xiàn)低功耗。
由于在發(fā)送端先后進(jìn)行了數(shù)據(jù)編碼、信道調(diào)制、線性調(diào)頻，所以接收設(shè)備要完成信號(hào)逆處理。硬件結(jié)構(gòu)框圖：
二、MSP430單片機(jī)的特點(diǎn)及在接收機(jī)中的應(yīng)用
TI公司MSP430系列單片機(jī)的超低功耗特性（運(yùn)行在1MHz時(shí)鐘條件下工作電流視工作模式不同為0.1-400uA）、強(qiáng)大的外圍模塊功能、體積小等優(yōu)點(diǎn)適合作為接收機(jī)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(dá)8MHZ的時(shí)鐘模塊，2個(gè)帶有大量捕獲/比較寄存器的16位定時(shí)器，看門狗，2個(gè)可實(shí)現(xiàn)異步、同步及多址訪問(wèn)的串行通信接口，數(shù)十個(gè)可實(shí)現(xiàn)方向設(shè)置及中斷功能的并行輸入、輸出端口等。
MSP430F123單片機(jī)作為CPFSK數(shù)據(jù)廣播接收機(jī)的CPU主要對(duì)基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成數(shù)據(jù)鏈路層的工作：
三、數(shù)字通信中的同步問(wèn)題
數(shù)據(jù)通信中，同步是非常重要的問(wèn)題，通信系統(tǒng)是否可靠、接收靈敏度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，很大程度上依賴于同步技術(shù)的優(yōu)劣。
1、同步不確定性的來(lái)源
實(shí)際通信系統(tǒng)中，收發(fā)站之間會(huì)由于電波傳播中的多徑效應(yīng)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(jī)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(wú)差錯(cuò)"的恢復(fù)基帶信號(hào)。這些都會(huì)導(dǎo)致同步的不穩(wěn)定性。
2、實(shí)現(xiàn)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(wǎng)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(fā)送端發(fā)送專門的同步信息，接收端把這個(gè)專門的同步信息檢測(cè)出來(lái)作為同步信號(hào)。自同步法：發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，而是由接收端設(shè)法從接收信號(hào)中提取同步信息。
本接收機(jī)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(diào)FSK信號(hào)中恢復(fù)位同步時(shí)鐘，所以采用自同步的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)位同步，以下結(jié)合MSP430單片機(jī)的特點(diǎn)分析位同步和幀同步的實(shí)現(xiàn)方法。
四、位同步
由于本接收機(jī)接收的碼元速率為4.8KHZ，用CPU捕捉位同步信息，然后進(jìn)行采樣，在配合RS糾錯(cuò)，即可達(dá)到數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳輸?shù)囊蟆?br/>（一）、位同步的方法：
方法一、
〈圖1〉
設(shè)置接收端恢復(fù)出的同步時(shí)鐘的頻率為5倍的碼元頻率，這樣就在一個(gè)碼元周期內(nèi)，設(shè)置了5個(gè)采樣點(diǎn)。位同步可以分為兩個(gè)過(guò)程：捕獲、同步跟蹤。
1、 捕獲，即找到正確的同步時(shí)鐘起始點(diǎn)。在接收的數(shù)據(jù)中，只有0、1跳變沿才能為我們提供位同步信息，如果數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間為1或?yàn)?，這將給接收端恢復(fù)位定時(shí)信息造成一定困難。所以發(fā)送端對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行隨機(jī)化處理，一方面起到能量擴(kuò)散的作用，另一方面限制連0碼和連1碼的長(zhǎng)度，易于位同步的捕獲和同步時(shí)鐘的恢復(fù)。
捕獲過(guò)程是通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)流中兩個(gè)跳變沿中間的時(shí)間寬度（W），如果W等于碼元周期，便以第二個(gè)跳變沿為起始時(shí)刻，設(shè)置同步時(shí)鐘；如果W不等于碼元周期，則需要重新捕獲。
2、 同步跟蹤，在接收數(shù)據(jù)的過(guò)程中，還要保證同步時(shí)鐘的變化跟隨碼元相位或頻率的偏移。同樣，依據(jù)數(shù)據(jù)流中0、1跳變沿來(lái)實(shí)現(xiàn)同步時(shí)鐘的跟蹤。如圖1：如果同步時(shí)鐘與碼元之間沒(méi)有任何偏差時(shí)，數(shù)據(jù)的跳變沿每次都應(yīng)出現(xiàn)在第5個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)刻與下一個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)刻之間，這時(shí)把第三個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)刻作為數(shù)據(jù)采樣時(shí)刻；當(dāng)同步時(shí)鐘與碼元之間有偏差時(shí)，數(shù)據(jù)跳變沿不能準(zhǔn)確的落在第5個(gè)與下一個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)刻之間，如果數(shù)據(jù)跳變沿出現(xiàn)在第4 與第5個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)刻之間，說(shuō)明同步時(shí)鐘相對(duì)于碼元相位滯后，為保證每次采樣時(shí)刻在碼元的中心位置，就要把采樣點(diǎn)提前至第2個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)刻；相反，如果數(shù)據(jù)跳變沿出現(xiàn)在第1與第2個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)刻之間，說(shuō)明同步時(shí)鐘相對(duì)于碼元相位超前，就要把采樣點(diǎn)錯(cuò)后至第4個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)刻。這樣不斷調(diào)整采樣點(diǎn)，使每次此采樣時(shí)刻均位于碼元中心位置，跟隨其變化。
