基于INT51X1的高速數(shù)據(jù)通信模塊的設(shè)計(jì)
2004年10月A版
摘要： 給出了采用INT51X1芯片設(shè)計(jì)低壓電力線高速數(shù)據(jù)傳送模塊的設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞： INT51X1;低壓電力線;高速數(shù)據(jù)通信
引言
隨著Internet的飛速發(fā)展,利用電力線進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信由于其接入成本低,覆蓋范圍廣、不用重新布線等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到人們的歡迎。目前世界很多廠商都推出了電力線通信專用芯片,其中Intellon公司的INT51X1芯片集成了10bit ADC、DAC和AGC控制;介質(zhì)訪問(wèn)子層采用了載波**多路訪問(wèn)/沖突防止(CSMA/CA)技術(shù);支持56bit加密技術(shù)。INT51X1芯片采用了先進(jìn)的OFDM技術(shù),能夠提供14Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率,只需采用簡(jiǎn)單的外圍電路就可以設(shè)計(jì)出可靠、高效的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信模塊。
INT51X1芯片提供了三種獨(dú)立接口：USB接口,媒體獨(dú)立接口(MII)/通用串行接口(GPSI)和MII 主機(jī)/數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)。通過(guò)外部的不同配置,可以形成不同的應(yīng)用實(shí)例。
圖1 直流供電電路(5V/3.3V/1.8V/1.5V)
圖2 耦合電路
選用INT51X1芯片的USB接口,設(shè)計(jì)調(diào)制解調(diào)器：
數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)計(jì)算機(jī)等終端設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)通過(guò)USB接口進(jìn)入U(xiǎn)SB主控單元。在其控制管理下,數(shù)據(jù)被送往核心部件INT51X1收發(fā)器,在此完成數(shù)據(jù)的編碼調(diào)制,再通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。在模擬信號(hào)處理模塊中完成對(duì)信號(hào)的雜波處理和傳送的流量控制。此后信號(hào)通過(guò)耦合電路加載到電力線上進(jìn)行傳送。
數(shù)據(jù)接收時(shí)從電力線上經(jīng)過(guò)耦合電路提取進(jìn)來(lái)的信號(hào),首先需在模擬前端中進(jìn)行濾波、放大等一系列的處理,再進(jìn)入核心部件進(jìn)行對(duì)應(yīng)的解調(diào)解碼,最終由USB接口讀入到數(shù)據(jù)終端。
高速數(shù)據(jù)傳送模塊電路設(shè)計(jì)
高速數(shù)據(jù)傳送模塊電路大致分為以下幾個(gè)部分：
電源電路
由于整個(gè)模塊中所用芯片需要使用多種電源,所以要設(shè)計(jì)產(chǎn)生不同電壓的直流電源。整個(gè)模塊的供電來(lái)源于USB接口。從USB接口獲得的+5V電源經(jīng)過(guò)AS1117_3.3調(diào)整得到3.3V電源,經(jīng)過(guò)AS1117_ADJ分別產(chǎn)生1.8V和1.5V(圖1)。
耦合電路
由于數(shù)據(jù)信號(hào)是通過(guò)電力線傳送的,所以要從電力線中將數(shù)據(jù)信號(hào)提取出來(lái)。這就要求50Hz的工頻信號(hào)不能給數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)帶來(lái)太大的干擾,同時(shí)要保證系統(tǒng)的安全,所以必須進(jìn)行強(qiáng)電隔離。又要求低壓電力線上并接的所有電器的"統(tǒng)計(jì)載波阻抗"要高,以確保較高的載波信號(hào)加載率。因此采用復(fù)合耦合技術(shù)來(lái)完成耦合電路的設(shè)計(jì)(見(jiàn)圖2)。
圖3 模擬處理前端設(shè)計(jì)框圖
圖4 系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生電路
模擬信號(hào)處理
模擬信號(hào)處理模塊最主要的任務(wù)是對(duì)信號(hào)進(jìn)行雜波抑制和流量控制,功能框圖如圖3。
當(dāng)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)終端傳送進(jìn)來(lái)后,首先進(jìn)行發(fā)送濾波,然后進(jìn)行線路激勵(lì)以適應(yīng)此后的長(zhǎng)距離傳輸、保證信號(hào)質(zhì)量,最后通過(guò)雙向的收發(fā)器傳送到耦合電路。
當(dāng)數(shù)據(jù)從耦合電路進(jìn)來(lái),首先進(jìn)入到接收濾波器,然后根據(jù)信號(hào)的情況發(fā)出自動(dòng)增益控制的指令,此后信號(hào)送出
