基于DSP的電力線通信模擬前端接口設(shè)計方案解析

　隨著電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，運用電力線作為載體進行信號傳輸受到人們越來越多的重視，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。電力線是當今最普通、覆蓋面最廣的一種物理媒介，由其構(gòu)成的電力網(wǎng)是一個近乎天然的物理網(wǎng)絡(luò)。如何利用電力網(wǎng)的資源潛力，在不影響傳輸電能的前提下，將電力輸送網(wǎng)和通信網(wǎng)合二為一，使之成為繼電信、電話、無線通信、衛(wèi)星通信之后的又一通信網(wǎng)，是多年來國內(nèi)外科技人員技術(shù)攻關(guān)的一個熱點。電力線載波通信就是在這種背景下產(chǎn)生的，它以電力網(wǎng)作為信道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交換。電力線作為載波信號的傳輸媒介，是唯一不需要線路投資的有線通信方式。
　　作為通信技術(shù)的一個新興應(yīng)用領(lǐng)域，電力載波通信技術(shù)以其誘人的前景及潛在的巨大市場而為世界關(guān)注。我國從上世紀50年代開始從事電力線載波通信技術(shù)的研究。90年代以后，電力線載波技術(shù)的需求隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展進一步擴大。目前，該技術(shù)開始應(yīng)用于家居自動化、遠程抄表、寬帶上網(wǎng)等領(lǐng)域。專家介紹，在一些干擾大、布線困難的工業(yè)領(lǐng)域若要實現(xiàn)自動化控制，采用電力載波通信方式能達到事半功倍的效果，因此，電力網(wǎng)又被喻為“未被挖掘的金山”。
　　實現(xiàn)電力線載波通信的方法有很多，通常利用一個專用通信芯片實現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)部分，而系統(tǒng)的應(yīng)用部分則使用另一個控制器來完成，這種雙片法是一種不錯的選擇。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，可以合二為一，一個高級的DSP控制器可以實現(xiàn)電力線調(diào)制解調(diào)器的功能。DSP控制器可以在軟件上實現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器功能，用片上外設(shè)在電力線上通過模擬終端接口，來實現(xiàn)接收和發(fā)送。
　　本文敘述的是一個遵從CEA709［1］協(xié)議，使用定點DSP控制器（TMS320LF2812），從軟件和硬件上來實現(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)計方法，而這個終端對穩(wěn)定的收發(fā)運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)議標準的物理框圖。該協(xié)議的詳細說明可見參考文獻［1］。
　　
　　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LonWorks成為中國國家標準指導性技術(shù)文件。全球的樓宇、家庭、工業(yè)和運輸自動化業(yè)目前大量采用了基于LonWorks平臺。LonWorks平臺是世界上最大住宅智能電表網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)平臺，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，而運行在此平臺上的協(xié)議是美國控制網(wǎng)絡(luò)標準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)議標準，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，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)測最先進的旅客用供氧系統(tǒng)。