基于電力線(xiàn)通信的家庭網(wǎng)絡(luò )智能控制技術(shù)

　　INT5200是一個(gè)集成電力線(xiàn)MAC層、PHY層和模擬前端(AFE)的收發(fā)器。INT5200采用正交頻分多路復用(OFDM)調制解調技術(shù)，根據信噪比選擇可用的載波頻率，解決噪聲源干擾和多路衰減等問(wèn)題，在苛刻的電力線(xiàn)通信環(huán)境下實(shí)現高達14 Mbps的可靠傳輸。TNT5200的MAC層采用基于優(yōu)先級的CSMA／CA機制和自動(dòng)應答(ARQ)機制，并對以太網(wǎng)數據進(jìn)行重新打包，實(shí)現數據包的可靠傳輸。INT5200集成的模擬前端(AFE)實(shí)現了信號的放大、濾波、A／D轉換和D／A轉換等功能。

　　在PLC主控終端電路中，INT5200工作在主機模式。INT5200與RTL8201BL之間通過(guò)MII接口進(jìn)行通信，收發(fā)以太網(wǎng)的數據包。MII接口提供獨立的4位數據收發(fā)通道，RTL8201BL為INT5200提供同步時(shí)鐘信號。MII接口具有兩線(xiàn)串行數據管理接口(MII_MDCLK和MII_MDIO)，通過(guò)這個(gè)管理接口可以訪(fǎng)問(wèn)RTL820lBL的寄存器。當從電力線(xiàn)接收電力信息時(shí)，主控終端首先從220V電力線(xiàn)上通過(guò)耦合電路提取電力信息，再經(jīng)過(guò)濾波、增益調整等處理，發(fā)送給INT5200。

　　INT5200將接收到的電力信息進(jìn)行解調等處理后，還原為以太網(wǎng)的數據包，并通過(guò)RTL8201和H1102發(fā)送給ADSL或有線(xiàn)電視同軸電纜的Modem。這樣PLC主控終端就可以通過(guò)Modem與外部Internet相連。往電力線(xiàn)上發(fā)送數據信息的過(guò)程與接收過(guò)程相反。在向電力線(xiàn)耦合發(fā)送數據之前，考慮到信號傳輸過(guò)程中的衰減，要用驅動(dòng)電路將發(fā)送信息放大到一定程度，以增強信號強度。E2PROM存儲單元采用AT93C46，用來(lái)保存配置信息(包括MAC地址、網(wǎng)絡(luò )密碼、增益調整參數等)，并通過(guò)SPI接口與INT5200進(jìn)行通信。LED指示燈用來(lái)顯示網(wǎng)絡(luò )的LINK、ACT等狀態(tài)。

　　要想通過(guò)220 V的家用電力線(xiàn)來(lái)傳輸數據，必須采取合適的耦合方式。在設計電力線(xiàn)的耦合方式時(shí)，須考慮到電力線(xiàn)通信環(huán)境的特殊性，同時(shí)要考慮到電力線(xiàn)的阻抗較低，一般為幾十Ω。圖3為PLC主控終端的電力線(xiàn)耦合電路，其中TXl+和TXl-用于連接圖2中的驅動(dòng)電路，是INT5200的電力數據信息發(fā)送端；RXl+和RX1-用于連接圖2中濾波保護電路，是INT5200的電力數據信息接收端。在相線(xiàn)和中線(xiàn)之間并聯(lián)一個(gè)壓敏電阻器MOV(07D471)，可以防止電力線(xiàn)上的浪涌，避免系統受到損害。電容C和耦合變壓器的次級構成高通濾波器，可以讓電力數據信息通過(guò)，阻止交流電源的低頻信號通過(guò)。當設備從電力線(xiàn)上脫離時(shí)，電阻R可以用來(lái)釋放電容器中的能量。

3 智能家居系統的PLC局端

　　PLC局端的作用：家電設備(如空調等)或安防控制沒(méi)備可以通過(guò)PLC局端從電力線(xiàn)接收控制信息和反饋狀態(tài)信息，實(shí)現與PLC主控終端的通信；通過(guò)PLC主控終端和借助Modem，就可以實(shí)現智能家電的遠程監控和安防控制。計算機也可以通過(guò)這種方式實(shí)現上網(wǎng)。

　　PLC局端電路包括PLC局端通信接口電路和電力線(xiàn)耦合電路。電力線(xiàn)耦合電路如圖3所示，PLC局端通信接口電路的結構如圖4所示。圖中INT52OO工作在PHY模式，微處理器用S3C2510A。PLC主控終端通過(guò)Modem獲取Internet遠程控制信息后，通過(guò)電力線(xiàn)發(fā)送給PLC局端；PLC局端首先對耦合電路接收到的控制信息進(jìn)行濾波，再經(jīng)過(guò)INT5200進(jìn)行增益調整、解調等處理后，通過(guò)MII接口將信息發(fā)送給S3C2510A；S3C2510A分析控制信息碼，并根據控制信息碼的內容，與智能家電的通信接口進(jìn)行通信。

　　這樣，就可以實(shí)現智能家電的遠程控制。同理，智能家電電可以將狀態(tài)信息反饋給遠程用戶(hù)。由于家電設備的控制系統存在差異性，不同家電設備的PLC局端實(shí)現方法略有不同，主要體現在家電設備控制單元與S3C2510A的通信接口和控制協(xié)議上。家電設備控制單元可以通過(guò)串口或其他總線(xiàn)與S3C2510A進(jìn)行通信。目前國家還未正式出臺這方面的通信標準，采用什么樣的具體接口和協(xié)議必須與家電設備生產(chǎn)廠(chǎng)商保持一致。同理，安防控制設備也可以通過(guò)上述方法，將家里的安防狀態(tài)信息反饋給遠程用戶(hù)。遠程用戶(hù)也可以控制安防控制設備，進(jìn)行相關(guān)安防控制。