基于TMS320LF2812的電力線通信模擬終端設(shè)計(jì)

本文敘述的是一個(gè)遵從CEA709協(xié)議,使用定點(diǎn)DSP控制器(TMS320LF2812),從軟件和硬件上來實(shí)現(xiàn)電力線調(diào)制解調(diào)器的系統(tǒng)。文中描述了模擬終端具體的設(shè)計(jì)方法,而這個(gè)終端對穩(wěn)定的收發(fā)運(yùn)行過程來說是必要的。

　　1 基于CEA709協(xié)議的系統(tǒng)框架

　　圖1為ANSI/CEA709協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的物理框圖。

　　圖1 CEA709協(xié)議物理層框圖

　　在軌道交通、網(wǎng)絡(luò)能源管理、智能樓宇、暖通空調(diào)、煤礦安全、能源和環(huán)境管理等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)LonWorks成為中國國家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)性技術(shù)文件。全球的樓宇、家庭、工業(yè)和運(yùn)輸自動(dòng)化業(yè)目前大量采用了基于LonWorks平臺(tái)。LonWorks平臺(tái)是世界上最大住宅智能電表網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)平臺(tái)，被瑞典、荷蘭和澳大利亞等國家的住宅和小型商業(yè)電表的智能表所采用，而運(yùn)行在此平臺(tái)上的協(xié)議是美國控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/CEA709。目前，已有越來越多的中國生產(chǎn)廠和集成商采用了ANSI/CEA709協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，例如在青藏鐵路——世界上最長的高海拔鐵路列車上，利用LonWorks技術(shù)平臺(tái)，采用ANSI/CEA709協(xié)議用于技術(shù)監(jiān)測和控制各種系統(tǒng)，包括監(jiān)測最先進(jìn)的旅客用供氧系統(tǒng)。

　　對于圖1中的CEA709物理層框圖，用DSP來實(shí)現(xiàn)CEA709調(diào)制解調(diào)器功能的系統(tǒng)框圖如圖2所示。DSP(TMS320F2812)具有150MIPS的計(jì)算能力,信號采集使用一個(gè)12位片上模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,其轉(zhuǎn)換速度為12 Msps，DSP提供多PWM來適應(yīng)電力線調(diào)制解調(diào)器。

　　圖2 系統(tǒng)框圖

　　2個(gè)片上PWM輸出和1個(gè)線驅(qū)動(dòng)器用于實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器的發(fā)送功能。一個(gè)A/D輸入用來采樣帶通輸入端口信號,以此來實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器的接收功能，帶通濾波器實(shí)際上是一個(gè)離散濾波器。它們和交流阻塞電容、耦合變壓器一起完成接口的模擬前端設(shè)計(jì)。

　　下面主要介紹模擬前端接口的設(shè)計(jì)過程。

2 模擬前端及接口的實(shí)現(xiàn)

　　CEA709通信系統(tǒng)以131.579 kHz載波頻率來定義，每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)位由載波頻率正弦波上24個(gè)周期組成，因此波特率為5.5kbps。每個(gè)位段的相位可以設(shè)為0°而使該位