電源線調制解調器應用中的DSP56F80x

2019-11-03 09:55:16

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　　電源線調制解調器是一種通過電源線或主要通過電源線來傳遞接收數據的設備。今天,這種設備越來越多地被應用在一些通訊設備之間,成為智能廚房必不可少的組成部分。這些家庭應用設備需要一種雙向制式的電源線調制解調器,可以10K比特/秒的傳遞接收速率傳送接收數據。輸入信號與調制解調器接收部分結合,用以解碼數據,并通過一個接口傳遞給應用程序。這個應用軟件將數據返回調制解調器,并在那里編碼調制。接著,發射器產生一個放大信號, 藕合進入電源線。

　　過去,電源線調制解調器既需要用于一般控制的微控制器,又需要專門的ASIC電路對信號進行調制/解調和發送/接收。例如,Powernet EIB在歐洲安裝總線（European Installation Bus）中操作電源線通訊, 使用源自ES2的 MC68HC05 和ASIC,數據速度為每秒1200位。

　　現在,在電源線調制解調器中無論是微型控制器還是ASIC都被數據信號處理器(DSP)所代替。電源線通訊方面所需考慮的因素有:

　　● 信號易于藕合進入、輸出電源線

　　● 通過電源線有效傳輸,通訊信號頻率和電源線頻率間的持續分離

　　● 抗噪音和抗干擾

　　● 電磁干擾 (EMI) 和電磁兼容性 (EMC)

　　遺憾的是,美洲,歐洲和亞洲電源線通訊規定存在很大不同；目前為止這些地區還沒有一個共同的標準可循。

　　例如,歐洲電源線通訊的頻帶和頻次被規定為從3 kHz到148.5 kHz。95 kHz 到148.5 kHz的頻率范圍對帶有調制頻帶的家用互連應用開放,頻率范圍從125 kHz 到140 kHz,定義為CMSA (載波感應多重存取)。

　　用于電源線通訊的調制頻帶必須在最大化抗噪和抗干擾信號的同時,滿足所需數據傳輸速率。在所有的電源線中,噪音和干擾源都具有其獨立的特性：

　　● 主頻多樣化,例如,50 Hz, 100 Hz, 150Hz

　　● 頻閃或開關所產生的瞬時高壓

　　● PFCs,馬達,換流器產生的高頻噪音

　　每個調制帶都具有優勢和劣勢；通常采用的調制配置包括二進制轉換開關,（BSK）,頻率轉換開關,（FSK）,和一些擴展頻譜技術。

　　在所有的應用中,調制配置應該支持網絡和獨立單元的終端設置。物理接口應提供從輸送端到電源線以及從電源線到接受端的信號藕合。

　　具有高傳遞性的耦合變壓器是一個可靠的解決辦法,它可以為電源線提供必要的絕緣。在單相操作中,這個耦合變壓器應平行連接在220V電壓中的單相位和中間相位之間,以及三相中的兩相用于三相操作。不建議使用耦合變壓器串聯,因為它會通過變壓器產生高電流,產生變壓器核心磁飽和。

　　電阻R,電容C以及變壓器比率取決于具體信號數值、電量以及信號頻率。在95 kHz 到148.5kHz 的頻率范圍內, 耦合信號電壓能夠達到116 dBμV,相當于631mV。

　　摩托羅拉的DSP56F80x為電源線調制解調器提供了出色的解決方案。DSP56F80x小巧的形狀因素,內置時鐘發生器和微控制功能使這種裝置理想適用在諸如電燈,閘門和開關等的小型應用中。12位的ADC有足夠的探測信息信號分辨率,一個15位PWM能夠產生清晰的信號傳送。片上閃存和強大的計算能力對數據進行編碼和解碼,通過集成的SCI傳送到應用程序。要把信號傳送到耦合變壓器只需很小的能量級。

　　電源線調制解調器被加到現有使用DSP56F80x的應用程序中。這種電源線調制解調器的算法和電機驅動之間的結合和交互作用,意味著電機能量級對電源線通訊的影響是可以避免的。

　　一項特殊的參考設計可以展示出將DSP56F80x加入電源線調制解調器所具有的其優越性。在參考設計成功實現了功能可行性后,用于電源線通信的軟件有可能會成為嵌入式SDK的組成部分。

　　應用

　　分解器和編碼器/聲控家用電器/智能電器/家庭安全/數字電話應答設備/引擎管理/電源線調制解調器/伺服驅動/自動控制/電動鋤草設備/消音器/因特網應用/ip電話/調制解調器/磁卡讀卡機/安全/數字揚聲器/聲音識別系統/免提套件/數字相機/電信測試設備/燃料管理系統。

《摘自網絡通信世界》

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