200M速率電力線(xiàn)Modem設計與實(shí)現

　　3 電力線(xiàn)調制解調器設計要點(diǎn)

　　在復位信號的上升沿，INT6300讀取配置信息，正確的設置自己的工作狀態(tài)。
在此，我們設置HM_SEL[1:0]=01，INT6300工作在MAC模式。BM_SEL=1，系統從SPI FLASH啟動(dòng)。CFG_SEL＝1，SDRAM的配置信息來(lái)自SPI FLASH。

　　INT6300要求一個(gè)精確的系統時(shí)鐘晶振時(shí)鐘電路如圖2所示。

圖2 晶振時(shí)鐘電路

　　晶振Y1請選用基頻晶振。如果選用了泛音晶振，可能起振后的頻率不在37.5MHz這個(gè)頻點(diǎn)上。當選用的晶振精度不是很高的時(shí)候，可以用 C1來(lái)調整系統時(shí)鐘的頻率。R1提供DC反饋電壓，R2限制晶振的電流大小，R3限制IC的AFE部分時(shí)鐘輸出電流，用于降低輻射和減小振鈴。

圖3 推薦PLL電源部分濾波電路

　　INT6300內部集成PLL電路倍頻75MHz的系統主時(shí)鐘產(chǎn)生數字處理要求的更高的時(shí)鐘。PLL部分有單獨的電源和地，因此要求外部電路提供濾波功能，盡量減小系統噪聲耦合進(jìn)PLL電路。這樣PLL電路產(chǎn)生的時(shí)鐘的抖動(dòng)能降到最小。推薦的濾波電路如圖3所示。
INT6300設置為MAC工作模式，在此模式下，INT6300提供4個(gè)狀態(tài)燈指示系統的不同工作狀態(tài)。系統狀態(tài)工作表如表1所示。

　　4 電力線(xiàn)上傳導的頻譜特性圖

　　從電力線(xiàn)傳導頻譜特性圖上，我們可以清楚的看到我們使用的頻率范圍是2～28MHz的范圍。其中有一些開(kāi)槽的部分是因為在制定 HomePlug AV的標準時(shí)，為了電力線(xiàn)通信的信號不干擾到業(yè)余無(wú)線(xiàn)電的信號而禁止使用。因為INT6300采用OFDM編碼方式，因此軟件上很容易避開(kāi)禁用的頻率。

圖4 電力線(xiàn)傳導頻譜特性圖

　　電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的安全性及PUSH BUTTON的使用

　　1 電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )安全

　　由于電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)開(kāi)放式的共享網(wǎng)絡(luò )，因此人們比較關(guān)注電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上的數據安全性問(wèn)題。我們先介紹兩個(gè)術(shù)語(yǔ)。

　　NEK:網(wǎng)絡(luò )加密鍵值（Network Encryption Key）。這個(gè)鍵值用于加密電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上傳輸的數據。在電力線(xiàn)上傳輸的數據用NEK值，采用128bit-AES加密算法加密。如果兩個(gè)產(chǎn)品的NEK值不相同，兩個(gè)產(chǎn)品就不能通信。這樣同一個(gè)電力線(xiàn)上有不同的局域網(wǎng)。

　　NMK:網(wǎng)絡(luò )管理鍵值（Network Management Key）。一個(gè)鍵值對應一個(gè)HomePlug AV局域網(wǎng)。在同一個(gè)HomePlug AV局域網(wǎng)中的所有成員，NMK值是相同的。主站點(diǎn)CCo用這個(gè)鍵值管理加入電力線(xiàn)局域網(wǎng)的從站點(diǎn)STA。NMK碼由用戶(hù)由PC上的管理軟件輸入或者 PIB中的網(wǎng)絡(luò )密碼產(chǎn)生。

　　當一個(gè)電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品上電后，它先執行一個(gè)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)現，然后決定它的下一步的動(dòng)作。如果電力線(xiàn)上沒(méi)有和它NMK值相同的其他電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品，它就申明自己為主站點(diǎn)CCo，等待其他后上電的電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品的加入申請。如果發(fā)現電力線(xiàn)上已有和自己NMK值相同的網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品，則申明自己為從站點(diǎn) STA。然后向CCo申請加入此VLAN。CCo分配網(wǎng)絡(luò )號(NID)和設備終端號(TEI)給新加入的產(chǎn)品。新加入的電力線(xiàn)產(chǎn)品獲得CCo的授權后，可以和此VLAN內的任何設備通信。

　　2 PUSH BUTTON鍵的使用

　　使用網(wǎng)絡(luò )密碼管理在許多時(shí)候使人感到不方便，因此INT6300使用一種稱(chēng)為PUSH BUTTON的技術(shù)。這個(gè)功能和無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品中的PUSH BUTTON的功能一樣。圖5是該產(chǎn)品的使用場(chǎng)景。

圖5 PUSH BUTTON使用場(chǎng)景

　　使用場(chǎng)景一：假設STA A和STA B組成一個(gè)HomePlug AV局域網(wǎng)，我們稱(chēng)為AVLN AB。STA C的NMK和STA A及STA B的NMK不相同。但STA C想加入AVLN AB中。我們按STA A或STA B的PUSH BUTTON鍵小于3s。然后馬上按STA C的PUSH BUTTON鍵小于3s。此時(shí)，我們稱(chēng)STA A/B為加者(Adder)，STA C為加入者(Joiner)。這時(shí)形成一個(gè)新的HomePlug AV局域網(wǎng)我們稱(chēng)為AVLN ABC。

　　這個(gè)網(wǎng)絡(luò )使用AVLN AB的NMK管理網(wǎng)絡(luò )成員。

　　使用場(chǎng)景二：假設STA A和STA B組成一個(gè)HomePlug AV局域網(wǎng)，我們稱(chēng)為AVLN AB。假設STA C和STA D組成一個(gè)HomePlug AV局域網(wǎng)，我們稱(chēng)為AVLN CD。

　　如果STA C想加入AVLN AB。按住STA C的PUSH BUTTON鍵大于10s。復位STA C的NMK值到一個(gè)隨機值。這樣AVLN CD這個(gè)網(wǎng)絡(luò )就不存在了。目前的情況和場(chǎng)景一一樣。按住STA A或B的PUSH BUTTON鍵小于3s，然后按STA C的PUSH BUTTON鍵小于3s。這時(shí)形成AVLN ABC網(wǎng)絡(luò )。新網(wǎng)絡(luò )的NMK值為AVLN AB的NMK值。

　　結束語(yǔ)

　　在本文中詳細闡述了如何基于INT6300芯片設計一款符合HomePlug AV標準的電力線(xiàn)調制解調器，以及此產(chǎn)品的特性和功能。我們能看到寬帶電力線(xiàn)通信技術(shù)應用的領(lǐng)域甚廣，不需要另外布線(xiàn)，安裝方便等特點(diǎn)越來(lái)越受到大家的重視。隨著(zhù)數字家庭市場(chǎng)的啟動(dòng)，我們有理由相信寬帶電力線(xiàn)通信會(huì )和無(wú)線(xiàn)WiFi、xDSL一起成為數字家庭骨干網(wǎng)的選擇之一，在未來(lái)的數字家庭的市場(chǎng)上三分天下。