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基于PLC的TTU通信模塊的設計

作者: 時間:2010-06-29 來源:網絡 收藏

本文選用SGS-THOMSON公司的電力線載波芯片ST7538,它是在 ST7536、ST7537基礎上推出的一款為家庭和工業領域電力線網絡的半雙工、同步/異步FSK調制解調器芯片。ST7538內部集成了發送和接收數據的所有功能[4],通過串行,可以方便地與微處理器相連接,內部具有電壓自動控制和電流自動控制,只要通過耦合變壓器等少量外部器件即可連接到電力網中,可以在噪聲頻帶很寬的信道環境下實現可靠。ST7538還提供了看門狗、過零檢測、運算放大器、時鐘輸出、超時溢出輸出、+5 V電源和+5 V電源狀態輸出等,大大減少了ST7538應用電路的外圍器件數量,是一款功能強大、集成度很高的電力載波芯片,為家庭和工業環境應用而,采取了多種抗干擾技術。
1.2.3 硬件電路的
  通信包括微處理器部分、載波部分、信號濾波部分和電力線信號耦合保護部分。整個通信各部分的連接如圖2所示。

本文引用地址:http://www.j9360.com/article/157334.htm

微處理器選擇ARM芯片,它與的數據采集與處理通過串口進行通信,及時發送主站的命令以及傳送采集到的配變數據。
  電力線載波芯片ST7538與微處理器之間通過SPI口進行通信,通過微處理器與ST7538的串口RxD、TxD和CLR/T可以實現微控制器與ST7538的數據交換。ST7538的工作模式由REG_DATA和RxTx的狀態決定。微處理器與ST7538之間的通信采用同步方式,CLR/T作為參考時鐘。ST7538處于接收數據狀態時,RxTx為低,待發數據從TxD腳進入ST7538,時鐘上升沿時被采樣,并送入FSK調制器調制,調制信號經D/A轉換、濾波和自動電平控制電路(ALC),再通過差分放大器輸出到電力線。ST7538處于接收數據狀態時,RxTx為高,信號由模擬輸入端RAI腳進入ST7538,經過一個帶寬±10 kHz的帶通濾波器,送入一個帶有自動增益AGC的放大器。此信號再經過解調、濾波和鎖相變成串行數字信號,輸出給微處理器ARM。
  信號濾波部分包括輸入窄帶濾波器和輸出窄帶濾波器兩部分。輸入濾波電路采用并聯電流諧振電路,濾除指定頻率以外的無用信號和噪聲。輸出濾波電路采用串聯電壓諧振電路,避免無用信號耦合到電力線上。
  電力線信號耦合保護電路由功率放大器、輸出保護匹配電路和輸入增益平衡匹配電路3個基本部分組成,其耦合方式采用電容耦合。
2 配變監測終端通信模塊的軟件設計
2.1通信協議的制定

通信模塊的通信協議根據DNP3.0規約制定,數據鏈路層的數據采用一種可變幀長格式:FT3。一個FT3幀被定義為一個固定長度的報頭,隨后是可以選用的數據塊,每個數據塊附有一個16 位的 CRC 校驗碼。固定的報頭含有兩個字節的起始字,一個字節的長度(LENGH),一個字節的鏈路層控制字 (CONTROL),一個16位的目的地址,一個16位的源地址和一個16位的CRC校驗碼,其幀格式如表1所示。

起始字:2字節,0x0564。
長度:1字節,是控制字、目的地址、源地址和用戶數據之和,255≥長度≥5。
目的地址:2個字節,低字節在前。
源地址:2個字節,低字節在前。
用戶數據:跟在報頭之后的數據塊,每16個字節一塊,最后一個塊包含剩下的字節,可以是1~16個字節。每個數據塊都有一個CRC循環冗余碼掛在后面。
CRC循環冗余碼:2個字節。在一個幀內,掛在每個數據塊之后。
控制字與功能碼:通信控制字包含有本幀的傳輸方向,幀的類型以及數據流的控制信息。功能碼的具體設定為:
對于原發送方的幀:
0:使遠方鏈路復位
1:使遠方進程復位
3:發送用戶數據,須對方確認
4:發送用戶數據,不須對方確認
9:詢問鏈路狀態
  對于從方發送幀:
0:肯定確認
1:否定確認
11:回答鏈路狀態
2.2 通信模塊的軟件設計方案
  通信模塊平時工作在載波接收狀態[5],接收到一幀數據后解調給數據采集端,TTU采集端接收并返回數據,數據調制后經電力線傳給主站經解調后給采集終端。在規定的時間內RS485接收到數據時進行載波發送,數據發送結束后返回接收狀態。若在規定的時間內RS485沒有接收到數據也自動返回載波接收狀態。通信模塊的軟件流程如圖3所示。

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