基于PLC的TTU通信模塊的設(shè)計(jì)

微處理器選擇ARM芯片，它與TTU的數(shù)據(jù)采集與處理模塊通過(guò)串口進(jìn)行通信，及時(shí)發(fā)送主站的命令以及傳送TTU采集到的配變數(shù)據(jù)。
　 電力線載波芯片ST7538與微處理器之間通過(guò)SPI口進(jìn)行通信，通過(guò)微處理器與ST7538的串口RxD、TxD和CLR/T可以實(shí)現(xiàn)微控制器與ST7538的數(shù)據(jù)交換。ST7538的工作模式由REG_DATA和RxTx的狀態(tài)決定。微處理器與ST7538之間的通信采用同步方式，CLR/T作為參考時(shí)鐘。ST7538處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)時(shí)，RxTx為低，待發(fā)數(shù)據(jù)從TxD腳進(jìn)入ST7538,時(shí)鐘上升沿時(shí)被采樣，并送入FSK調(diào)制器調(diào)制，調(diào)制信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換、濾波和自動(dòng)電平控制電路(ALC)，再通過(guò)差分放大器輸出到電力線。ST7538處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)時(shí)，RxTx為高，信號(hào)由模擬輸入端RAI腳進(jìn)入ST7538,經(jīng)過(guò)一個(gè)帶寬±10 kHz的帶通濾波器，送入一個(gè)帶有自動(dòng)增益AGC的放大器。此信號(hào)再經(jīng)過(guò)解調(diào)、濾波和鎖相變成串行數(shù)字信號(hào)，輸出給微處理器ARM。
　 信號(hào)濾波部分包括輸入窄帶濾波器和輸出窄帶濾波器兩部分。輸入濾波電路采用并聯(lián)電流諧振電路，濾除指定頻率以外的無(wú)用信號(hào)和噪聲。輸出濾波電路采用串聯(lián)電壓諧振電路，避免無(wú)用信號(hào)耦合到電力線上。
　 電力線信號(hào)耦合保護(hù)電路由功率放大器、輸出保護(hù)匹配電路和輸入增益平衡匹配電路3個(gè)基本部分組成，其耦合方式采用電容耦合。
2 配變監(jiān)測(cè)終端通信模塊的軟件設(shè)計(jì)
2.1通信協(xié)議的制定
通信模塊的通信協(xié)議根據(jù)DNP3.0規(guī)約制定，數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)采用一種可變幀長(zhǎng)格式：FT3。一個(gè)FT3幀被定義為一個(gè)固定長(zhǎng)度的報(bào)頭，隨后是可以選用的數(shù)據(jù)塊，每個(gè)數(shù)據(jù)塊附有一個(gè)16 位的 CRC 校驗(yàn)碼。固定的報(bào)頭含有兩個(gè)字節(jié)的起始字，一個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)度(LENGH)，一個(gè)字節(jié)的鏈路層控制字 (CONTROL)，一個(gè)16位的目的地址，一個(gè)16位的源地址和一個(gè)16位的CRC校驗(yàn)碼，其幀格式如表1所示。

起始字：2字節(jié)，0x0564。
長(zhǎng)度：1字節(jié)，是控制字、目的地址、源地址和用戶數(shù)據(jù)之和，255≥長(zhǎng)度≥5。
目的地址：2個(gè)字節(jié)，低字節(jié)在前。
源地址：2個(gè)字節(jié)，低字節(jié)在前。
用戶數(shù)據(jù)：跟在報(bào)頭之后的數(shù)據(jù)塊，每16個(gè)字節(jié)一塊，最后一個(gè)塊包含剩下的字節(jié),可以是1~16個(gè)字節(jié)。每個(gè)數(shù)據(jù)塊都有一個(gè)CRC循環(huán)冗余碼掛在后面。
CRC循環(huán)冗余碼：2個(gè)字節(jié)。在一個(gè)幀內(nèi)，掛在每個(gè)數(shù)據(jù)塊之后。
控制字與功能碼：通信控制字包含有本幀的傳輸方向，幀的類型以及數(shù)據(jù)流的控制信息。功能碼的具體設(shè)定為:
對(duì)于原發(fā)送方的幀：
0：使遠(yuǎn)方鏈路復(fù)位
1：使遠(yuǎn)方進(jìn)程復(fù)位
3：發(fā)送用戶數(shù)據(jù)，須對(duì)方確認(rèn)
4：發(fā)送用戶數(shù)據(jù)，不須對(duì)方確認(rèn)
9：詢問(wèn)鏈路狀態(tài)
　 對(duì)于從方發(fā)送幀：
0：肯定確認(rèn)
1：否定確認(rèn)
11：回答鏈路狀態(tài)
2.2 通信模塊的軟件設(shè)計(jì)方案
　 通信模塊平時(shí)工作在載波接收狀態(tài)[5]，接收到一幀數(shù)據(jù)后解調(diào)給TTU數(shù)據(jù)采集端，TTU采集端接收并返回?cái)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)調(diào)制后經(jīng)電力線傳給主站經(jīng)解調(diào)后給采集終端。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)RS485接收到數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行載波發(fā)送，數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后返回接收狀態(tài)。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)RS485沒(méi)有接收到數(shù)據(jù)也自動(dòng)返回載波接收狀態(tài)。通信模塊的軟件流程如圖3所示。