摘 要：pl3200芯片是一種兼容8051指令的soc芯片，它包含多個(gè)功能擴(kuò)展模塊，具有電能測(cè)量、載波擴(kuò)頻等強(qiáng)大的功能。本文介紹pl3200的主要特點(diǎn)及其載波通信功能模塊，并針對(duì)該芯片提出一種電力線載波通信的實(shí)現(xiàn)方案。


關(guān)鍵詞：pl3200 直接序列擴(kuò)頻 載波通信 8051


引 言：

　　擴(kuò)頻通信就是待傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)被偽隨機(jī)碼調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后再傳輸，接收端采用同樣的偽隨機(jī)碼進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)處理，恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。這種通信方式與一般常見(jiàn)的窄帶通信方式不同，是擴(kuò)展頻譜后進(jìn)行寬帶通信，再在接收端進(jìn)行相關(guān)處理，恢復(fù)成窄帶后解調(diào)數(shù)據(jù)。擴(kuò)頻通信具有強(qiáng)抗干擾性、抗噪聲、抗多徑衰落、可碼分復(fù)用等優(yōu)點(diǎn)，是比較先進(jìn)的通信技術(shù)。

　　電力線載波通信是指用電力線路作為通信媒體進(jìn)行通信，目前被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)、電能管理系統(tǒng)、家用電器系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)終端接口等場(chǎng)合。它利用現(xiàn)成的電力線路來(lái)傳送數(shù)據(jù)，無(wú)需另外架設(shè)通信線路，也不占用現(xiàn)有的通信頻率資源，特別適用于組建小型局域網(wǎng)和實(shí)現(xiàn)大樓內(nèi)的自動(dòng)控制。但在電力線上進(jìn)行信號(hào)傳輸，工作環(huán)境惡劣，線路阻抗小、干擾大且時(shí)變性大，交流噪聲對(duì)數(shù)據(jù)的影響及信號(hào)的衰減也都很大。擴(kuò)頻通信方式因其擴(kuò)頻載波信號(hào)的帶寬通常較大，而受干擾的頻率范圍所占比例相對(duì)減小，因此可以較好的排除電力線上的隨機(jī)干擾。目前，電力線載波通信正朝著使用擴(kuò)頻通信技術(shù)的方向發(fā)展。

　　pl3200是具有電力線載波通信功能的內(nèi)嵌8051增強(qiáng)型高速微處理器的新型soc產(chǎn)品。該芯片采用新型的cmos數(shù)/?；旌瞎に囍圃欤哂谐杀镜?、性能高、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，能夠很方便的應(yīng)用于電力線通信領(lǐng)域。

1 pl3200的主要特點(diǎn)

　　pl3200是內(nèi)嵌了8051指令的高速微處理器芯片，其軟件易于開(kāi)發(fā)，具有8/16位雙模式alu，能夠8倍速于標(biāo)準(zhǔn)8051處理器，運(yùn)行速度快，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。圖1為pl3200的基本功能結(jié)構(gòu)框圖。
　　　　　　　
　　pl3200芯片采用0.35μm超大規(guī)模數(shù)/模混合cmos制造工藝，是擁有多項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的soc(system on chip)設(shè)計(jì)。該芯片內(nèi)置高精度數(shù)字多功能電能計(jì)量電路，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)完全符合國(guó)際gb/t 17883和gb/t 17215；電流通道內(nèi)置可程序設(shè)定增益放大器(pga)；內(nèi)置了雙通道電流采樣、正/負(fù)功指示數(shù)字邏輯電路；內(nèi)置擴(kuò)頻通信調(diào)制/解調(diào)電路；內(nèi)置4×32段lcd顯示控制/驅(qū)動(dòng)電路或8×8段led顯示控制/驅(qū)動(dòng)電路；內(nèi)置可數(shù)字頻率校正的實(shí)時(shí)鐘；內(nèi)置可對(duì)電能計(jì)量精度和實(shí)時(shí)鐘精度進(jìn)行溫度分段線性補(bǔ)償?shù)臏囟葌鞲衅鳎粌?nèi)置2.5v±8%電壓源基準(zhǔn)；內(nèi)置串行程序存儲(chǔ)器編程接口，支持在系統(tǒng)編程(isp)；采用5v單電源供電；內(nèi)置完善的電源電壓監(jiān)測(cè)電路。

2 內(nèi)嵌微處理器部分功能概述

　　pl3200內(nèi)嵌的增強(qiáng)型8051兼容微處理器，配置了8/16位alu、256b+1024b sram以及16kb e2prom、3個(gè)8/16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，1個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器以及3個(gè)外部中斷，為用戶提供豐富的嵌入式資源和理想的應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)。其增強(qiáng)型8051兼容微處理器，采用超級(jí)指令流水線架構(gòu)，同等主頻情況下，8倍速于標(biāo)準(zhǔn)8051微處理器。另外，該芯片還具有兩個(gè)全雙工uart(通用異步收發(fā)器)，一個(gè)可配置為38khz的紅外通信模式，另一個(gè)可配置為rs485通信模式，提供了多種方便的數(shù)據(jù)傳輸方式。

3 載波通信模塊的原理及功能設(shè)置

　　pl3200芯片內(nèi)集成的載波通信單元采用qpsk調(diào)制方式，并擁有可變偽隨機(jī)碼速率(帶寬)的多地址通信技術(shù)。載波通信單元采用直接序列擴(kuò)頻方式。在擴(kuò)頻接收的過(guò)程中主要包括載波信號(hào)的捕獲和同步。

　　捕獲是接收模塊在擴(kuò)頻序列精確同步前，搜索接收信號(hào)，使接收信號(hào)的擴(kuò)頻序列與本地?cái)U(kuò)頻序列在相位上進(jìn)入可同步保持的范圍之內(nèi)，即二者的相位在一個(gè)擴(kuò)頻序列碼元之內(nèi)。由于載波通信單元所選用的擴(kuò)頻偽碼具有很強(qiáng)的自相關(guān)性，所以通過(guò)比較本地偽碼和接收序列之間的相關(guān)性與設(shè)定閾值的高低，就能在捕獲過(guò)程中判定是否停止偽碼的滑動(dòng)，以完成捕獲。捕獲完成后進(jìn)入跟蹤階段，動(dòng)態(tài)地調(diào)整本地偽碼產(chǎn)生器的時(shí)鐘速率，使本地偽碼能夠自動(dòng)地和接收到信號(hào)的偽隨機(jī)碼保持精確同步。擴(kuò)頻序列的跟蹤電路采用全數(shù)字基帶延遲鎖定環(huán)(delay locked loop)電路。在載波通信單元每次置為發(fā)送態(tài)后，硬件會(huì)首先發(fā)送40個(gè)偽碼周期的全“1”序列，用于使接收端與發(fā)送端的偽隨機(jī)碼同步和用于識(shí)別幀頭的8個(gè)偽碼周期的幀頭序列，軟件不需要進(jìn)行相應(yīng)的處理。在載波通信單元置為接收態(tài)后，硬件會(huì)在每次偽隨機(jī)碼同步后，開(kāi)始從數(shù)據(jù)流中搜尋幀頭序列。當(dāng)檢出幀頭序列后，才真正開(kāi)始接收數(shù)據(jù)，并以字節(jié)的方式送到ssc_buf寄存器中。在載波通信單元，每處理一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，都是通過(guò)ssc_buf寄存器與cpu之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)的。

　　pl3200對(duì)擴(kuò)頻數(shù)據(jù)采用qpsk調(diào)制方式