基于PLC的TTU通信模塊的設計

微處理器選擇ARM芯片，它與TTU的數據采集與處理模塊通過(guò)串口進(jìn)行通信，及時(shí)發(fā)送主站的命令以及傳送TTU采集到的配變數據。
　 電力線(xiàn)載波芯片ST7538與微處理器之間通過(guò)SPI口進(jìn)行通信，通過(guò)微處理器與ST7538的串口RxD、TxD和CLR/T可以實(shí)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(tài)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(shí)鐘。ST7538處于接收數據狀態(tài)時(shí)，RxTx為低，待發(fā)數據從TxD腳進(jìn)入ST7538,時(shí)鐘上升沿時(shí)被采樣，并送入FSK調制器調制，調制信號經(jīng)D/A轉換、濾波和自動(dòng)電平控制電路(ALC)，再通過(guò)差分放大器輸出到電力線(xiàn)。ST7538處于接收數據狀態(tài)時(shí)，RxTx為高，信號由模擬輸入端RAI腳進(jìn)入ST7538,經(jīng)過(guò)一個(gè)帶寬±10 kHz的帶通濾波器，送入一個(gè)帶有自動(dòng)增益AGC的放大器。此信號再經(jīng)過(guò)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(lián)電流諧振電路，濾除指定頻率以外的無(wú)用信號和噪聲。輸出濾波電路采用串聯(lián)電壓諧振電路，避免無(wú)用信號耦合到電力線(xiàn)上。
　 電力線(xiàn)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(gè)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(xié)議的制定
通信模塊的通信協(xié)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(cháng)格式：FT3。一個(gè)FT3幀被定義為一個(gè)固定長(cháng)度的報頭，隨后是可以選用的數據塊，每個(gè)數據塊附有一個(gè)16 位的 CRC 校驗碼。固定的報頭含有兩個(gè)字節的起始字，一個(gè)字節的長(cháng)度(LENGH)，一個(gè)字節的鏈路層控制字 (CONTROL)，一個(gè)16位的目的地址，一個(gè)16位的源地址和一個(gè)16位的CRC校驗碼，其幀格式如表1所示。

起始字：2字節，0x0564。
長(cháng)度：1字節，是控制字、目的地址、源地址和用戶(hù)數據之和，255≥長(cháng)度≥5。
目的地址：2個(gè)字節，低字節在前。
源地址：2個(gè)字節，低字節在前。
用戶(hù)數據：跟在報頭之后的數據塊，每16個(gè)字節一塊，最后一個(gè)塊包含剩下的字節,可以是1~16個(gè)字節。每個(gè)數據塊都有一個(gè)CRC循環(huán)冗余碼掛在后面。
CRC循環(huán)冗余碼：2個(gè)字節。在一個(gè)幀內，掛在每個(gè)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(lèi)型以及數據流的控制信息。功能碼的具體設定為:
對于原發(fā)送方的幀：
0：使遠方鏈路復位
1：使遠方進(jìn)程復位
3：發(fā)送用戶(hù)數據，須對方確認
4：發(fā)送用戶(hù)數據，不須對方確認
9：詢(xún)問(wèn)鏈路狀態(tài)
　 對于從方發(fā)送幀：
0：肯定確認
1：否定確認
11：回答鏈路狀態(tài)
2.2 通信模塊的軟件設計方案
　 通信模塊平時(shí)工作在載波接收狀態(tài)[5]，接收到一幀數據后解調給TTU數據采集端，TTU采集端接收并返回數據，數據調制后經(jīng)電力線(xiàn)傳給主站經(jīng)解調后給采集終端。在規定的時(shí)間內RS485接收到數據時(shí)進(jìn)行載波發(fā)送，數據發(fā)送結束后返回接收狀態(tài)。若在規定的時(shí)間內RS485沒(méi)有接收到數據也自動(dòng)返回載波接收狀態(tài)。通信模塊的軟件流程如圖3所示。