低压电力线载波通信系统 a 相位检测 ABcos?(t) 带通 滤波器 符号 检测器 c 带通 输出 Bcos?it VOC b 取样脉冲 图3-6 锁相环解调器
第4章 电力线载波MODEM
本课题中载波通信系统的组成主要采用电力线载波专用MODEM SC1128和PC机以及单片机结构。其中SC1128完成数据的调制和解调功能，PC机完成人机界面设计，而单片机与MODEM的通信用软件模拟I2C总线来完成。
4.1 电力线载波专用MODEM的原理与应用
在电力线载波通信系统的设计中，数据信号的信噪比决定传输距离的远近，因此电力线载波通讯的关键就是设计出一个功能强大的电力线载波专用modem芯片。由于国外电力线modem芯片是针对本地区电网特性、电网结构，且一般是针对家庭内部自动化而设计，因此在国内适应都难尽人意。
SC1128 MODEN芯片是面向国内电力线载波通信市场而开发研制的专用扩频调制解调电路。由于采取了直接序列扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术，因此该电路应用在电力线通信方面具有较强的抗干扰及抗衰减性能。SC1128芯片内部集成了扩频/解扩、调制/解调、D/A和A/D转换、内置电子表、输出驱动、输出信号放大、看门狗、工作电压检测以及与单片机(MCU)串口通信等功能。该芯片在小型多功能应用系统中可以降低系统成本并提高系统功能的作用。
SC1128芯片采用CMOS技术设计的数模混合电路。其功能特点： （1）直接序列扩频技术，抗干扰能力强；
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低压电力线载波通信系统 （2）发射信号分为两种形式输出：一种是经D/A转换器后正弦缓冲器输出，谐波成分少；另一种以高压开漏缓冲器输出，应用成本低； （3）输出信号放大器，对输入信号进行前置放大； （4）内置看门狗电路，监视系统程序工作状态；
（5）内置电压检测器，监视电源电压的变化，并及时向向系统发出报警信号； （6）内置电子表电路（24小时制），满足对不同时间段计费率的要求（支持掉电工作）；
（7）内置串行半双工同步传输通信接口，方便与MCU之间的控制命令和数据交换；
（8）内置64?8SRAM存储器（支持掉电工作），为系统提供数据暂存； （9）提供QFP-44线封装形式（LQFP-44PIN）； （10）单+5伏电压工作；
4.1.1 SC1128芯片的逻辑框图和主要引脚说明
SC1128的内部逻辑如图4-1所示
图4-1 SC1128的内部逻辑框图
其电特性指标（VDD=5V,TA=工作环境温度）如表4-1所示，主要管脚说明
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低压电力线载波通信系统 如表4-2所示
表4-1 SC1128电特性指标 名称 输出高电平 符号 条件 （?20?TA?85?C） 规范值 最小 4.8 最大 - 单位 IOH??20?A VIH?3.15V VIL?0.8V VOH IOH??4.0mA VIH?3.15V VIL?0.8V 输出低电平 4.2 - V IOH?20?A VIH?3.15VVIL?0.8V - - 3.15 - - 5 5 3 0.2 0.45 - 0.8 ±2.0 50 15 10 VOL IOH?4.0mA VIH?3.15VVIL?0.8V 输入高电平 输入低电平 输入漏电流 静态电源电流2 输出驱动电流 静态电源电流1 输入电容 输出电容 VIH VOUT?0.45V或4.2V VOUT?0.45V或4.2V VI?VDO或GND 电子表工作电流 SINOUT输出端 VIL II IDOT IDRV ?A MA VI?VDO或GND Io?10?A IDO CI D- - 10 10 PA CO DTA?25?C 21
低压电力线载波通信系统 工作频率 F? 外接晶体 表4-2 主要管脚说明 8 36 MHz 序号 1 6 10 12 13 14 15 16 17 18 20 21 24 25 26 29 34 符号 简单说明 CP32 GND GNDA 内置电子表晶体振荡器输入端（32768HZ） 数据地 模拟地 一级放大器输入V?端 一级放大器输入V?端 一级放大器VOUT输出端 二级放大器输入端 二级放大器输出端 三级放大器输入端 三级放大输出端 滤波输出 模拟电源 发射输出（数字）。高压开漏输出。 发射输出驱动器电源 滤波输入 数字电源 V? V? VOUT Vi1 V01 Vi2 V02 FIROU VDDA SEND VDDP FIRIN VDD DOGOU 看门狗输出端，与SPLDOG端输入配合，正常时，输出为低电平。否则 35 POWAL 电源报警输出端。当电源监测输入端测到的电源信号低于监测值时 36 37 38 39 SR SYN TX LINE 发射/接收控制端。0为接收，1为发射。 发射/接收同步端。发射或接收同步后产生同步脉冲 发射/接收数据端（双向端口） 设置数据及状态的输入/输出端（双向端口） 22
低压电力线载波通信系统 40 41 42 43 44 SETCL CS NC VDDT CP320 同步设置时钟输入端（MCU对本电路设置） 设置片选输入端（MCU对本电路设置） 无连接。在使用中要保持浮空状态。 内置电子表电源输入端 内置电子表晶体振荡器输出端（32768HZ） 4.1.2 SC1128芯片参数的设置
（1）MCU(Microcontroller——单片机)对芯片的设置（读/写）
MCU对SC1128芯片的设置是通过CS，SETCLK和LINE三端进行的。其中CS为片选输入端，SETCLK为设置时钟输入端，LINE为串行数据输入或输出端（双向端口）。MCU对SC1128芯片的设置（读或写）有统一的数据格式即每次读或写都是由两个字节（控制字和数据位）完成的，其格式说明如图4-2：
A5 A4 A3 A2 A1 AC R/W NOP D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 地址5-0 空操作 读（0）/写(1) 数据D7-D0
图4-2 MCU电路的设置示意图
MCU对电路设置（读或写）时要向电路的CS端给出低电压，再向电路发出同步脉冲SETCLK，在同步脉冲的控制下首先向LINK端串行给出8位位控制字，即先由高到低分别给出六位（A5～A0）地址，再给出读/写控制位（第七位）和空操作（第八位）；然后给出8位数据。特别要注意的是LINE端为双向端口，当MCU给出的8位控制字中的第七位（读/写控制位）为0（读操作）时，电路将在SETCLK的第七个脉冲的下跳沿把LINE端由输入状态变为输出状态，因此MCU在对电路进行读操作时一定要在SETCLK的第七个脉冲的下跳沿之前将MCU端的输出（与电路的LINE相对应的端子）状态改为输入状态。 （2）MCU对SRAM的读/写
由于控制字的地址为A5～A0只有六位，因此可寻址范围是26?64。电路内部实际上只有60×8位SRAM，其地址范围为000000～111011.另四个字节分别
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