早期的低壓電力線載波通信芯片的接口電路相對復雜、抗干擾能力差,且多為國外產品,性價比低,因此,單片機系統較少采用低壓電力線載波通信。隨著通信技術的發展,新型低壓電力線載波通信接口芯片解決了以上缺點,使得單片機系統采用低壓電力線載波通信變得簡單易用。
PL2101簡介
PL2101采用二相相移鍵控,載波頻率120KHz,帶寬15KHz,傳輸速率500bps。它由單一的+5V電源供電,與單片機的接口簡單,外圍模擬發射/接收電路也較簡單,工作時無需外接模擬混頻器。PL2101內置有5種實用的功能電路:時鐘電路、32 Bytes SRAM、電壓監測、看門狗定時器及復位電路。其中,時鐘與SRAM在主電源掉電后可由3V備用電池供電繼續工作。
采用PL2101擴展單片機低壓電力線載波通信接口
硬件電路設計
PL2101的半雙工收發控制端、HEAD(數據同步端)、RXD_TXD (半雙工數據收發、數據輸入/輸出端)引腳用于與單片機、DSP處理器收發數據,實現低壓電力線載波通信功能;PL2101內部的寄存器采用標準I2C接口(由SCL、SDA引腳組成進行操作;另外,PL2101的 WDI(看門狗計數器清零輸入端)、 RESET(上電及看門狗計數器溢出復位輸出端)和PFo(電源掉電指示端)用于單片機對PL2101的工作狀態監測。
采用PL2101為MSP430單片機擴展低壓電力線載波通信接口的原理。PL2101和MSP430F149的接口部分,PL2101的外圍模擬發射/接收電路可參考芯片手冊的典型電路。使用MSP430F149的P1口與PL2101的8個引腳連接。使用MSP430F149具有中斷功能的 P1口的引腳P1.6連接HEAD,以實現在中斷方式下發送/接收PL2101的數據;由于MSP430F149未集成I2C總線接口,因此,MSP430F149通過P1.2、P1.3引腳軟件模擬I2C時序來訪問PL2101的內部寄存器;另外,由于MSP430F149采用3.3V邏輯電平,PL2101采用5V COMS邏輯電平,因此不能直接連接引腳,需要進行電平轉換。
數據收發軟件設計
MSP430F149只需對P1口操作就可以通過PL2101進行數據收發,實現與其它單片機的低壓電力線載波通信。
單片機對PL2101的發送/接收數據工作時序。當PL2101相對單片機處于發射態時,PL2101由 HEAD的上升沿對內部解調的數據進行鎖存輸出,外部單片機可在HEAD的下降沿后讀取PL2101從電力線接收到的數據。而當PL2101處于接收態時,PL2101在 HEAD的上升沿對RXD_TXD的數據進行鎖存,可讓外部單片機在 HEAD的下降沿后將數據置于RXD_TXD引腳,由PL2101發送到電力線上。
MSP430F149接收數據流程。程序采用子程序形式,采用中斷方式接收數據。MSP430F149發送數據流程與接收流程相似,可以看出,通過PL2101發送/接收數據的軟件設計比較簡單。
PL2101配置及監控軟件設計
PL2101的配置通過對其內部寄存器的操作來實現。PL2101上電復位后,除寫保護寄存器外,其它寄存器均處于寫保護狀態。單片機系統對PL2101上電復位后,應先向PL2101的寫保護寄存器寫1xxx xxxx B以打開寫保護,再按電網特性向捕獲門限寄存器寫入相關數據來配置PL2101。
(審核編輯: 小王子)
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