基于OFDM調(diào)制技術(shù)的配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)研究

　　INT51X1與W90N740的硬件連接

　　由于本系統(tǒng)選用PHY模式,通過(guò)MII接口與微控制器相連。MII（Media Independent Interface，媒質(zhì)獨(dú)立接口）是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口,提供PowerPacket MAC與IEEE802.3 以太網(wǎng)MAC控制器之間的互連。

　　MII接口的幀結(jié)構(gòu)如下：

　　模擬前端（AFE）完成放大和濾波功能，選用8v AFE。

　　耦合器（Coupler）與10KV電力線耦合。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　INT51X1的初始化是通過(guò)配置EEPROM（AT93C46）完成的，應(yīng)寫(xiě)入自己的MAC地址（這個(gè)MAC地址是唯一的）。

　　因?yàn)锳RM7TDMI是W90N740的內(nèi)核，使用ARM7匯編語(yǔ)言編程。實(shí)現(xiàn)功能：從RS232口接收FTU/TTU數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為802.3協(xié)議IP包，經(jīng)MAC發(fā)送給INT51X1；經(jīng)MAC接受INT51X1數(shù)據(jù)，解包，通過(guò)RS232口送FTU/TTU。

　　W90N740上電后初始化，初始化完成后發(fā)送特殊的呼叫信息給主站（64字節(jié)全5），握手過(guò)程完成后即進(jìn)入通信運(yùn)行。

　　握手過(guò)程如下：

　　首先子站對(duì)主站廣播（發(fā)送呼叫信息64字節(jié)全5），收到回復(fù)自己的響應(yīng)信息（64字節(jié)全3）后，填寫(xiě)本子站通信的目的地址（即發(fā)來(lái)回復(fù)的主站地址），進(jìn)入正常通信。若收不到響應(yīng)信息，則每隔1分鐘重復(fù)發(fā)送呼叫信息。

　　任何子站收到其它子站的廣播呼叫信息（由地址辨認(rèn)），均不予理會(huì)。此策略可保證電力線正常運(yùn)行條件下，各子站與本總線網(wǎng)上主站的通信。當(dāng)故障斷電后重新供電時(shí)，各子站與本網(wǎng)主站或臨時(shí)聯(lián)絡(luò)的其它主站溝通通信，便于工程安裝。

　　若子站收到某主站呼叫，應(yīng)將呼叫主站地址寫(xiě)入本子站目的地址，然后發(fā)出響應(yīng)信息，此后進(jìn)入與該主站的正常通信。此策略能使臨時(shí)加入其它主站管理范疇的子站回到本網(wǎng)，或斷電后與原主站恢復(fù)聯(lián)系。

　　主站系統(tǒng)

　　主站系統(tǒng)是由若干臺(tái)通信終端，8/16*換機(jī)（HUB）和PC機(jī)構(gòu)成。其中通信終端包括RJ-45，RTL8201，W90N740，INT51X1，AFE和Coupler，如圖3所示。INT51X1也選用PHY模式，組成ETH-PLC路由器。主機(jī)側(cè)MII接口與W90N740 Ethenet MAC Controller 0連接，W90N740再經(jīng)Ethenet MAC Controller 1接ETH PHY（RTL8201），從RTL8201引出RJ-45接口，與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接；電力線側(cè)則與子站系統(tǒng)類(lèi)似。

　　每臺(tái)通信終端具有電力網(wǎng)上唯一的MAC地址，同時(shí)又具有局域網(wǎng)上唯一的IP地址。每個(gè)通信終端都作為本網(wǎng)絡(luò)（總線＋樹(shù)型）的通信主機(jī)，與最多63個(gè)子站進(jìn)行1：N的通信，并對(duì)本網(wǎng)子站進(jìn)行管理。在本網(wǎng)內(nèi)，記錄和存儲(chǔ)所有子站的地址，作為發(fā)送數(shù)據(jù)的目的地址。當(dāng)收到來(lái)自某子站的廣播呼叫（64字節(jié)全5），則記錄該子站地址，并發(fā)回響應(yīng)（64字節(jié)全3）。此后，與該子站正常通信。（這種情況，該子站也可能不屬于本網(wǎng)。）若失去本站管轄的某個(gè)子站，即長(zhǎng)期（如5分鐘）收不到它的消息，則需要每隔1分鐘呼叫這些子站一次，直到收到相應(yīng)子站的響應(yīng)信息，進(jìn)入正常通信為止。24小時(shí)后仍無(wú)響應(yīng)則放棄呼叫。

　　IP機(jī)接收來(lái)自各通信終端的IP包，定位IP包的來(lái)源。記錄全部子站地址，并明確各子站各處于哪臺(tái)通信主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)。這樣能保證下發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，可以準(zhǔn)確的找到相應(yīng)的通信主機(jī)，再轉(zhuǎn)發(fā)到其下的目的子站。

　　結(jié)論

　　本文介紹了一種基于OFDM技術(shù)的配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)，描述了其通信子站、主站部分和相應(yīng)的硬件電路和軟件方案。通過(guò)介紹INT51X芯片，可以發(fā)現(xiàn)OFDM技術(shù)應(yīng)用到電力線通信具有的很強(qiáng)的優(yōu)越性。

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