【摘要】 針對節目錄制這一問題，結合互聯網技術和微機控制技術，研制了一套節目自動錄制系統。接入局域網的微機通過網絡申請錄制任務，基于單片機的網絡服務器接收申請，按需確定錄制任務并對多路信號源在視音頻矩陣中的自動切換及多臺錄像機的工作狀態進行實時控制，實現按要求自動錄制的功能。
【關鍵詞】 TCP/IP協議 單片機 因特網 節目錄制
隨著電視業的發展，各個電視臺與其他新聞單位的交往日益增多。大量的電視節目均是通過衛星傳送的，由此而產生的節目錄制工作也越來越繁重。以往在錄制衛星電視節目時是純手動操作，由于設備和人員的嚴重不足，值班人員長期處在較大的壓力下緊張地工作，錄制高峰時更是整夜不停地忙于信號源、錄像機、錄像帶的更換，出錯的機率較大。基于因特網傳輸的單片機控制自動錄制系統正是為解決這一難題而設計的。
一. 系統原理
基于局域網的節目自動錄制系統框圖如圖1所示。各個部門的工作人員可以通過掌上電腦PDA、辦公計算機以及便攜式筆記本通過因特網隨時隨地提出錄制要求。基于單片機的服務器通過因特網接收錄制請求，按需排序，并反饋信息給工作人員。對于確認的錄制任務，將按時控制N×N視音頻切換矩陣以及相應的錄制設備準時錄制節目。
從上可以看出，該系統的核心就是具有網絡模塊和驅動控制模塊的單片機系統。因為現在很多微控制器（或稱單片機）控制的嵌入式系統也成為了因特網網絡節點中的一員，在單片機的程序處理中，包含了完整的TCP/IP協議，單片機通過局域網可以與外部因特網上的終端設備的數據通信。這種嵌入式TCP/IP協議的單片機系統板，具有成本低、硬件少、占用面積少、傳輸速度快、使用方便等優點。下面將詳細敘述嵌入式TCP/IP協議單片機節目錄制控制系統。
二. 單片機系統網絡接口
單片機采用MSP430F149，它是由于TI（Texas Instruments，美國德州儀器公司）開發的16位微處理器系列MSP430F1X中的一員，其突出的特點是低功耗，非常適用于各種低功率要求的應用，性價比比較高。MSP430F149具有60K字節的FLASH存儲器和2K字節的RAM、看門狗定時器(Watchdog Timer)、6個8位的通用I/O口、12位A/D轉換器、2個串行通信接口和1個硬件乘法器等。MSP430F149的60K字節FLASH存儲器足以存儲網頁數據，6個通用I/O口既可以用來控制以太網控制器CS8900A，也可以用來執行其它的用戶命令，12位A/D轉換器可以用來在終端采集數據，然后再通過網絡發給用戶。
網絡處理部分選用Cirrus Logic公司生產的CS8900A，它是一款低功耗的以太網控制器，被廣泛應用于工控機中。其高集成度的設計（在應用當中只需要極少的外圍元件）和簡單容用的總線接口，非常適用于本設計。CS8900A可以直接和微控制器相連，MSP430F149的I/O口可以用來直接對CS8900A進行控制，具體連接方式如圖2所示。另外，CS8900A可以直接3V供電，這有利于和MSP430F149之間的電平匹配。
CS8900A有三種工作模式：I/O模式、存儲器模式和直接存儲器存儲模式，默認為I/O模式，可通過程序使其工作于其它模式。CS8900A的各個工作模式各有優缺點，本設計當中，采用的是它的I/O模式。CS8900A共有8個16位的I/O口，這8個I/O口與片內的8個16位寄存器相對應。如圖2所示，CS8900A采用8位的數據總線方式和MSP430F149的P5口相連，接口中共用到14個引腳。復位后，CS8900A默認選擇I/O地址為0x300，并且一直保持該默認地址工作。
CS8900A片內集成了一個10M的以太網收發器，其片內集成了所有用于和局域網通信的模擬和數字電路，其可通過一個電磁隔離器E2023直接和局域網相連。電阻R1用于連接兩根接收線，和兩根發送線相連的電阻R2和R3則用于阻抗匹配。RJ45為網絡接頭，其可接10M或100的網絡集線器(hub)。
三. 單片機系統驅動控制模塊
因為MSP430F149具有6個8位的通用I/O口，共48位I/O腳，與網絡部分的接口使用了8位數據、4位地址以及2位讀寫控制位，還剩下34位。如果只控制8×8視頻的視音頻切換矩陣，可以直接控制而不需要譯碼。如果節目源很多，就可以采用譯碼的方法來進行控制,如圖3。
圖3所示由多個3-8譯碼器74LS259構成的數據譯碼電路。由于受控設備工作狀態并不復雜，該電路僅對I/O口數據為進行譯碼。該電路可以完成單片機I/O口數據轉換為可改變設備工作狀態的控制信號的任務。
圖4為隔離驅動電路，該電路與美國UTAH自動播出系統中的隔離電路類似，僅由光電耦合器、保護二極管和限流電阻組成，它一方面完成微機與受控設備之間的電隔離，另一方面又用控制信號驅動后者實時改變工作狀態。
硬件部分主要由TTL集成電路構成，僅包括較少分離元件。這樣以來，不僅大大地提高了系統的穩定性，而且可由微機直接提供+5V電源，有利于電路簡單化，結構小型化。全部電路板可安裝于微機機箱內。
四. 軟件設計
本設計的軟件部分主要分為四大部分：以太網模塊、TCP/IP模塊、API(應用程序接口)和驅動控制模塊，全部程序用C語言編寫(便于與其它微控制器系統的接口的擴展)，并通過IAR Workbench for MSP430 V2.10編譯。
1.以太網模塊
以太網部分程序的主要作用是對以太網控制器CS8900A進行驅動、以函數的形式給其它模塊提供讀寫CS8900A寄存器的接口、產生讀寫CS8900A的時鐘等。以太網程序包含了網絡接口的各種配置，其中，最重要的是，MAC(介質訪問控制)地址的配置。MAC地址共48位，在程序中用6個無符號整型變量存儲MAC地址值，每個MAC地址值必需為唯一的，并且不能是0xFFFFFFFFFFFF。
以太網控制器的