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基于电力线通信的家庭网络智能控制技术

作者:时间:2009-09-17来源:网络收藏

  INT5200是一个集成电力线MAC层、PHY层和模拟前端(AFE)的收发器。INT5200采用正交频分多路复用(OFDM)调制解调技术,根据信噪比选择可用的载波频率,解决噪声源干扰和多路衰减等问题,在苛刻的环境下实现高达14 Mbps的可靠传输。TNT5200的MAC层采用基于优先级的CSMA/CA机制和自动应答(ARQ)机制,并对以太网数据进行重新打包,实现数据包的可靠传输。INT5200集成的模拟前端(AFE)实现了信号的放大、滤波、A/D转换和D/A转换等功能。

  在主控终端电路中,INT5200工作在主机模式。INT5200与RTL8201BL之间通过MII接口进行通信,收发以太网的数据包。MII接口提供独立的4位数据收发通道,RTL8201BL为INT5200提供同步时钟信号。MII接口具有两线串行数据管理接口(MII_MDCLK和MII_MDIO),通过这个管理接口可以访问RTL820lBL的寄存器。当从电力线接收电力信息时,主控终端首先从220V电力线上通过耦合电路提取电力信息,再经过滤波、增益调整等处理,发送给INT5200。

  INT5200将接收到的电力信息进行解调等处理后,还原为以太网的数据包,并通过RTL8201和H1102发送给ADSL或有线电视同轴电缆的Modem。这样主控终端就可以通过Modem与外部Internet相连。往电力线上发送数据信息的过程与接收过程相反。在向电力线耦合发送数据之前,考虑到信号传输过程中的衰减,要用驱动电路将发送信息放大到一定程度,以增强信号强度。E2PROM存储单元采用AT93C46,用来保存配置信息(包括MAC地址、网络密码、增益调整参数等),并通过SPI接口与INT5200进行通信。LED指示灯用来显示网络的LINK、ACT等状态。

  要想通过220 V的家用电力线来传输数据,必须采取合适的耦合方式。在设计电力线的耦合方式时,须考虑到环境的特殊性,同时要考虑到电力线的阻抗较低,一般为几十Ω。图3为主控终端的电力线耦合电路,其中TXl+和TXl-用于连接图2中的驱动电路,是INT5200的电力数据信息发送端;RXl+和RX1-用于连接图2中滤波保护电路,是INT5200的电力数据信息接收端。在相线和中线之间并联一个压敏电阻器MOV(07D471),可以防止电力线上的浪涌,避免系统受到损害。电容C和耦合变压器的次级构成高通滤波器,可以让电力数据信息通过,阻止交流电源的低频信号通过。当设备从电力线上脱离时,电阻R可以用来释放电容器中的能量。


3 系统的PLC局端

  PLC局端的作用:家电设备(如空调等)或没备可以通过PLC局端从电力线接收信息和反馈状态信息,实现与PLC主控终端的通信;通过PLC主控终端和借助Modem,就可以实现智能家电的远程监控和。计算机也可以通过这种方式实现上网。

  PLC局端电路包括PLC局端通信接口电路和电力线耦合电路。电力线耦合电路如图3所示,PLC局端通信接口电路的结构如图4所示。图中INT52OO工作在PHY模式,微处理器用S3C2510A。PLC主控终端通过Modem获取Internet远程控制信息后,通过电力线发送给PLC局端;PLC局端首先对耦合电路接收到的控制信息进行滤波,再经过INT5200进行增益调整、解调等处理后,通过MII接口将信息发送给S3C2510A;S3C2510A分析控制信息码,并根据控制信息码的内容,与智能家电的通信接口进行通信。

  这样,就可以实现智能家电的远程控制。同理,智能家电电可以将状态信息反馈给远程用户。由于家电设备的控制系统存在差异性,不同家电设备的PLC局端实现方法略有不同,主要体现在家电设备控制单元与S3C2510A的通信接口和控制协议上。家电设备控制单元可以通过串口或其他总线与S3C2510A进行通信。目前国家还未正式出台这方面的通信标准,采用什么样的具体接口和协议必须与家电设备生产厂商保持一致。同理,控制设备也可以通过上述方法,将家里的安防状态信息反馈给远程用户。远程用户也可以控制安防控制设备,进行相关安防控制。


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