51兼容载波通信单片机PL3105的通信软件设计

文章摘要：解扩过程为保证捕获和同步均能完成，发送模块在每次传送有效数据前至少发送40个位全“1”，用作捕获和同上训练（15位PN码）。由于所选用的扩频伪码具有很强的自相关性，所以通过比较本地伪码和接收序列之间的相关性与设定阈值的高低，来判定是否停止伪码的滑动、完成捕获。500bps时，默认的捕获门限值为30H。载波通信的扩频、解扩工作完全由SoC内部的硬件电路实现，简单可靠，解扩阈值可以软件调节。图2（a）、（b）为PL3105内部的载波通信发送/接收工作时序图，收发数据位在芯片内部连接到P3.7，芯片未做封装引出。载波通信控制器采用帧同步方式的串行移位通信，半双工方式，速率500bps/250bps可

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解扩过程为保证捕获和同步均能完成，发送模块在每次传送有效数据前至少发送40个位全“1”，用作捕获和同上训练（15位PN码）。

由于所选用的扩频伪码具有很强的自相关性，所以通过比较本地伪码和接收序列之间的相关性与设定阈值的高低，来判定是否停止伪码的滑动、完成捕获。500bps时，默认的捕获门限值为30H。载波通信的扩频、解扩工作完全由SoC内部的硬件电路实现，简单可靠，解扩阈值可以软件调节。

图2（a）、（b）为PL3105内部的载波通信发送/接收工作时序图，收发数据位在芯片内部连接到P3.7，芯片未做封装引出。

载波通信控制器采用帧同步方式的串行移位通信，半双工方式，速率500bps/250bps可选；中心频率为120kHz，带宽为±7.5kHz。内嵌的CPU使用外部中断2（INT2），同步收发中断，载波通信配置流程如图3所示。

①使能INT2中断（EX2=1），且为下降沿触发方式（IT2=0）。

②使能载波通信控制位PLM_SSC(EXT_CFG.0=1,INT2作为载波通信同步信号的中断。

③载波收发控制位PLM_RS(EXT_CTRL.0)=1时，载波控制器处于发送状态；PLM_RS(EXT_CTRL.0)=0时，载波控制器处于接收状态。

④载波发送复位寄存器：用于避免载波通信模块长时间处于发送状态，使整个通信系统处于失控状态而设置。它是一个13位计数器，发送状态时，计数器速减，递减到0后，载波发送模式被强制返回接收态；接收态时，计数器停止工作。长时间发送数据时，需要向PLM_RST寄存器写入“A2H”，写入后计数器自动复位，保持发送。

低压电力线载波通信的原理结构框图如图4所示。需要配合外围的功率放大、接收回路工作，载波通信的距离与外围电路设计优劣、功率大小等密切相关。

3 接收和发送的软件设计

载波通信为总线方式通信，所以载波模块的常态必须设置为接收态、不同的载波模块必须分配不同的通信地址。模块接收到校验正确的命令后，只有地址相同的模块才允许按规约进行应答。由于载波通信速率相对主频低很多，为提高CPU效率，接收和发送一般均设计为外部中断方式处理；每次进入中断，完成对1位数据的接收或发送处理。

按图3所示流程对模块进行配置、选择速率为500bps后，内部自动选择为15位PN码。载波通信控制器即进入接收态，进行载波信号的捕获和同步。

接收时，捕获和同步过程由载波通信控制单元的硬件电路自动完成，不需要软件部分参与。由于电力线的哭声一直存在，所以有效数据前必须增加同步帧头，依据相关性标准选择为0x09、0xAF，后续为通信的有效数据体及校验字节。

图5为载波通信接收过程框图。载波通信控制单元解扩出1位数据后，产生一次中断。接收时，首先采用16位接收窗口、1位滑动方式来接收通信的同步帧头0x09、0xAF。帧头接收成功后，后续数据按每8位一个字节的方式进行截取，得到传送的有效数据。接收过程中，按有关的通信协议进行地址判别、长度接收、校验计算。地址相同的模块对符合通信协议的数据进行应答，转入发送态。

图6为载波通信发送过程框图。用于载波通信的主叫方发出命令或接收方的应答。置为载波发送态时，载波通信控制单元发送完1位的扩频数据，自动产生一次中断，允许下一次数据发送。根据捕获和同步过程需要，首先发送至少40位的全“1”；然后按位发送同步帧头0x09、0xAF；之后根据用户的有关通信协议按位发送通信地址、数据长度、数据体、校验等字节。

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