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电力线模拟功能包括将信号频率耦合到媒体上,放大信号以驱动媒体的阻抗,对输入信号滤波。模拟通过信号首先从其SI脚进入SSCP300,然后被缓存放大器(Amp)所放大,放大后的信号通过A/D转化为数字信号,以便于对信号实施数字信号处理。对输入信号的数字信号处理,包括一个配套的滤波相关器以检测扩频“Chirps”的波形,而载体检测和媒介状态信息则被从DSP电路传输到数据链路层(DLL)的微处理器,以便于将分组解码,协议功能和最终的分组传输到主处理器。将欲发送的分组先从主处理器传输到内部的DLL微处理器,而DLL微处理器则将数据传输给DSP功能块。DSP可产生扩频载波(SSC)的高层状态和低层状态,通过D/A产生扩频“Chirps”模拟波形。当三态信号被置为高时,此波形经缓存后从SO脚输出,经功率放大模块(如P111)和变压器耦合到电力线上,为了保障扩频信号能够线性传输变压器应为1∶1,主处理器与SSCP300通过发布指令进行通信。
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从SSCP300输出的信号幅度小、驱动能力弱，而且有各种谐波，因此要放大滤波，然后通过耦合电路将信号调制到电力线上。电力线传来的载波信号由SSCP300接收，需一个带通滤波器，经过预放大再送到SSCP300的接收端，再送给单片机进行处理，单片机中存储的数据经过现有的电话网传送给控制计算机，控制计算机根据数据对供配电进行控制。
利用扩频载波技术开发多用户环境下的电力线Modem通信网络的通信模块是由电力线数据通信接口(PDCI)和电力线调制解调器(SSPM)构成。PDCI用于连接计算机和计算机、计算机和嵌入式设备,实现网络通信的上层(应用层和网络层)的通信协议。SSPM用于将数据包中的数据耦合到电力线上,实现网络通信的物理层和数据链路层的网络服务。SSPM是由SSC P300和SSC P111构成的,而SSPM是由主处理器W77E58控制核心控制的,SSC P111媒介接口和电力线耦合电路部分完成缓冲放大、低通滤波和信号耦合等功能。SSC P300网络接口控制器,实现具体的数据链路层功能(包括数据包的发送和接收、发送字节到符号的转换、接收符号到字节的转换及CRC的产生和校验等)。主处理器W77E58作为控制核心,控制通过5线的串行外围接口(SPI)把即将发送的分组先传输到SSC P300内部的DLL处理器,而DLL处理器则将数据传输给DSP功能块。DSP可以通过使用一个300点的ROM查询表来产生扩频载波(SSC)的高层状态和低层状态,此表可以驱动8位D/A转换器以产生SSC\波的模拟波形。SSC P300从电力线上耦合并解调出来产生解调后的信号，主处理通过5线的串行外围接口SP2将从S2输入的解调后信号经过信号转换得到的数据分组接收进来，而PDCI实现SSPM和上位机的通信。我们选择使用计算机和嵌入式设备的标准接口RS-232和RS-485作为SSPM和上位机的通讯方式。
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下图为电力线载波通信模块
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图4-9 SSC300和SSCP111构成的电力线载波通信模块
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图4-10 基于SC300和SSCP111的辅助电路
电力线载波通信模块是由SSC P300和SSC P111构成的,且由主处理器W77E58控制核心控制的。SSC P111媒介接口和电力线耦合电路部分完成缓冲放大、低通滤波和信号耦合等功能。SSC P300网络接口控制器,实现具体的数据链路层功能(包括数据包的发送和接收、发送字节到符号的转换、接收符号到字节的转换及CRC的产生和校验等)。 4.5.2单片机与SSCP300通信的控制工作过程
单片机W77E58是整个模块工作的控制核心。首先解析上位机发送的命令和数据,根上位机的要求向电力线媒介发送和接收数据包，单片机对载波通信的控制是通过和SSC P300的交互来完成的。电力线媒介的实时网络通信是由SSC P300管理的,SSC P300提供的由主制器通过SPI端口管理的功能使得主处理器获得最佳的网络应用层的实现。SSC P300内部供多个数据结构设定其运行方式和表征其运行状态。单片机通过发送命令读取这些数据结来判断发生的事件及当前状态,并通过发送相应的命令做出相应的处理操作.命令和数据结在主控制器和SSC P300之间的传送是通过SPI接口实现
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的。关于数据结构的详细信息和令协议的详细信息,请参见SSC P300的资料。
主处理器W77E58作为控制核心,控制通过5线的串行外围接口(SPI)把即将发送的分组先传输到SSC P300内部的DLL处理器,而DLL处理器则将数据传输给DSP功能块。DSP可以通过使用一个300点的ROM查询表来产生扩频载波(SSC)的高层状态和低层状态。SSC P300从电力线上耦合并解调出来产生解调后的信号。主处理器通过5线的串行外围接口SP2将从S2输入的解调后信号经过信号转换得到的数据分组接收进来。我们选择使用计算机和嵌入式设备的标准接口RS-232作为集中器和上位机的通讯方式。
图4-11 SSCP300和单片机的通信
4.5.3 RS-232/RS485接口标准
MODEM的通信接口采用的是RS-232标准。RS-232是早期为促进公用电话网络进行数据通信制定的标准，其逻辑电平对地是对称的，完全与TTL、CMOS逻辑电平不同。 低电平规定为+3V~+l5V之间，高电平为-3V~-15V之间。MAX232是多路RS-232电平转换芯片，分别提供了两路TTL/CMOS电平输入，RS-232电平输出及两路RS-232电平输入，TTL/CMOS输出的转换。MAX232内部有电压倍增电路和转换电路，只需+5V电源便可实现TTL电平与RS-232电平转换，使用起来十分方便。芯片的外围电路也很简单，只需4个电容就可正常工作。
但是RS-232传输距离太短，只是用短距离传输。实际中常采用RS-485标准进行长距离数据通信，目前常用的与TTL的电平接口是MAX-485和MAX-489, 其片内含有一个发送器和一个接收器，MAX-485为差分平衡型收发器。由MAX-485芯片构成的PC与单片机之间的通信为长距离半双工通信，利用MAX-485与PC机配置的RS-232C串行接口通信，必须外配一个RS-232 /RS-485转换器，可将RS-232 转换为RS-485电平，而W77E58的串行通信口输出的是TTL电平，因此必须通过电平转换才能符合串行通信标准。本文中的电平转换采用MAXIM公司的MAX485芯片完成。
其通信接口电路如下图：
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图4-12单片机与计算机的通信
MAX-485芯片的1脚R0为接收器的输出，接TTL电平RXD信号；4脚DI为发送器输入，接TTL电平TXD信号；3脚DE为发送使能端，接+5V；2脚RE/为接受使能端，接地。因为MAX-485一端接计算机，如果直接与单片机连接会引入干扰信号，所以在MAX-485和单片机连接时，需要加光电隔离器，防止干扰信号进入单片机系统，影响系统正常工作。
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4.6主控器与MODEM通信接口
随着当代社会信息化的飞速发展，借用公用电话交换网进行信息传输的技术己经达到成熟阶段。在单片机应用系统中，特别是在传输数据量不是很大、通信数据不是很频繁的时候，使用MODEM，并利用公用电话交换网进行数据传输不失为一种可行的方法。集中器与上位机之间的通信采用公用电话线，在数据传输时必须通MODEM进行。这是因为公用电话网为模拟电话线路，数字信号不能直进入这样的信道，必须通过一个中间设备MODEM，它用来实现数字信到模拟信号和模拟信号到数字信号的相互转换，是一个重要的数据通信备。
本文直接应用标准的外置式调制解调器，不仅接口简单，而且扩展能好。如果采用专用调制解调器芯片，自己设计外围电路、电话接口不仅费时费力、成本高、开发周期长，而且通用性差。 4.6.1 MODEM简介
MODEM是一种智能型信号转换器，可将数据调制成音频信号，通过电话通信网传到对方的调制解调器。数据通信系统中采用的调制解调器芯片主要有MSM7512B、AM7910等，本文采用MSM7512B芯片进行通信。MSM7512是日本OKI公司生产的一种价格低廉、功耗低、性能良好的调制解调芯片。该芯片满足ITU-TV.23协议标准，由单电源（3～5V）供电，采用FSK半双工调制解调方式，通信速率为1200bps，低功耗（典型值仅25mW），稳定性好，具有片内回音消除电路，模拟输出可直接连入PSTN；并具有TTL接口，其FSK输出信号可直接驱动600Ω的通信电路，外围电路简单，可方便地与数字系统及计算机系统相连。MSM7512B其主要特点为：? (1) 可以和单片机的串行口直接相接； (2) 低功耗、单电源供电（3V～5V）；?
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(3) 两个状态位： CD/为载波检测位（低有效）； RS/为数据发送使能位（低有效）； (4) MOD1、MOD2工作模式选择位；? (5) AOG输入信号电平选择位；?
(6) 采用CCITTV.21标准，可进行1 200 bit半双工或1 200 bit收／75 bit发两种方式的数据传送。?
MSM7512B主要由调制器（发送器）、解调器（接收器）、接口控制逻辑组成。AI是信号输入端，即解调器的输入端。AO是信号输出端，即调制器输出端。通过控制MOD1、MOD2可使MSM7512B在4种不同的工作方式下工作。具有载波检测功能，当内部检测到从2脚（AI）输入的FSK载波信号时，其10脚（CD/）输出为低电平，否则为高电平。该电平的变化可用来指示芯片的解调工作状态。而要使Modem发送数据，还需要计算机置／RS脚为低电平。对单片机来说，发送、接收数据就是对串行通讯口（SBUF）进行写、读。工作方式可设置成中断方式或查询方式。另外它的6脚X1和7脚X2之间外接晶振，芯片内部已有接地电容，无须在外电路中接电容。 4.6.2 主控器与MODEM通信接口电路
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图4-13 MSM7512B与主控器的连接