基于OFDM調制技術的配電自動化通信系統(tǒng)研究

　　INT51X1與W90N740的硬件連接

　　由于本系統(tǒng)選用PHY模式,通過MII接口與微控制器相連。MII（Media Independent Interface，媒質獨立接口）是一個工業(yè)標準接口,提供PowerPacket MAC與IEEE802.3 以太網(wǎng)MAC控制器之間的互連。

　　MII接口的幀結構如下：

　　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。

　　軟件設計

　　INT51X1的初始化是通過配置EEPROM（AT93C46）完成的，應寫入自己的MAC地址（這個MAC地址是唯一的）。

　　因為ARM7TDMI是W90N740的內核，使用ARM7匯編語言編程。實現(xiàn)功能：從RS232口接收FTU/TTU數(shù)據(jù)，轉換為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），握手過程完成后即進入通信運行。

　　握手過程如下：

　　首先子站對主站廣播（發(fā)送呼叫信息64字節(jié)全5），收到回復自己的響應信息（64字節(jié)全3）后，填寫本子站通信的目的地址（即發(fā)來回復的主站地址），進入正常通信。若收不到響應信息，則每隔1分鐘重復發(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），均不予理會。此策略可保證電力線正常運行條件下，各子站與本總線網(wǎng)上主站的通信。當故障斷電后重新供電時，各子站與本網(wǎng)主站或臨時聯(lián)絡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，應將呼叫主站地址寫入本子站目的地址，然后發(fā)出響應信息，此后進入與該主站的正常通信。此策略能使臨時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聯(lián)系。

　　主站系統(tǒng)

　　主站系統(tǒng)是由若干臺通信終端，8/16*換機（HUB）和PC機構成。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。主機側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)絡交換機連接；電力線側則與子站系統(tǒng)類似。

　　每臺通信終端具有電力網(wǎng)上唯一的MAC地址，同時又具有局域網(wǎng)上唯一的IP地址。每個通信終端都作為本網(wǎng)絡（總線＋樹型）的通信主機，與最多63個子站進行1：N的通信，并對本網(wǎng)子站進行管理。在本網(wǎng)內，記錄和存儲所有子站的地址，作為發(fā)送數(shù)據(jù)的目的地址。當收到來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（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子站，即長期（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，直到收到相應子站的響應信息，進入正常通信為止。24小時后仍無響應則放棄呼叫。

　　IP機接收來自各通信終端的IP包，定位IP包的來源。記錄全部子站地址，并明確各子站各處于哪臺通信主機所在的網(wǎng)絡。這樣能保證下發(fā)數(shù)據(jù)時，可以準確的找到相應的通信主機，再轉發(fā)到其下的目的子站。

　　結論

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

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