基于TMS320LF2812的電力線(xiàn)通信模擬終端設計

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(lái)實(shí)現電力線(xiàn)調制解調器的系統。文中描述了模擬終端具體的設計方法,而這個(gè)終端對穩定的收發(fā)運行過(guò)程來(lái)說(shuō)是必要的。

　　1 基于CEA709協(xié)議的系統框架

　　圖1為ANSI/CEA709協(xié)議標準的物理框圖。

　　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、煤礦安全、能源和環(huán)境管理等領(lǐng)域應用廣泛的控制網(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(dòng)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(lái)越多的中國生產(chǎn)廠(chǎng)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(cháng)的高海拔鐵路列車(chē)上，利用LonWorks技術(shù)平臺，采用ANSI/CEA709協(xié)議用于技術(shù)監測和控制各種系統，包括監測最先進(jìn)的旅客用供氧系統。

　　對于圖1中的CEA709物理層框圖，用DSP來(lái)實(shí)現CEA709調制解調器功能的系統框圖如圖2所示。DSP(TMS320F2812)具有150MIPS的計算能力,信號采集使用一個(gè)12位片上模/數轉換器,其轉換速度為12 Msps，DSP提供多PWM來(lái)適應電力線(xiàn)調制解調器。

　　圖2 系統框圖

　　2個(gè)片上PWM輸出和1個(gè)線(xiàn)驅動(dòng)器用于實(shí)現調制解調器的發(fā)送功能。一個(gè)A/D輸入用來(lái)采樣帶通輸入端口信號,以此來(lái)實(shí)現調制解調器的接收功能，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計。

　　下面主要介紹模擬前端接口的設計過(guò)程。

2 模擬前端及接口的實(shí)現

　　CEA709通信系統以131.579 kHz載波頻率來(lái)定義，每個(gè)傳輸數據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)位段的相位可以設為0°而使該位