安森美半导体电力线载波芯片的特点及其应用(3)

MAC帧头Header由子帧数、初始可信值IC、当前可信值CC、差值可信值DC、源地址、目的地址以及填充长度Pad Length组成。可信值的使用会在后面中继的章节中详细介绍。LLC帧作为数据被包含在MAC帧中。

三、安森美半导体PLC解决方案

方案主要由PLC Modem ，AMIS-49587、驱动放大器NCS5650及耦合变压器组成。

PLC信号的发送路径（红色箭头）：AMIS-49587调制出的S-FSK信号经过NCS5650进行放大后经变压器耦合到电力线上。变压器实现电压变换和阻抗匹配，也用于强弱电的隔离。NCS5650除了对信号进行功率放大外，其两级运放的结构还组成了衰减特性很陡的4阶低通滤波器。在对电力线接入设备有严格限制的欧洲，只有增加类似的滤波器，才能够保证系统对电力线的高频干扰注入满足EN 50065规范的要求。

蓝色箭头标注出了接收路径：变压器从电力线耦合过来的信号经过AMIS-49587内置放大器构成的低通滤波器在内部ARM进行FSK解调分析。

图6中黑色箭头是50Hz的过零检测信号引脚。系统依靠这个信号进行同步定时。

图中蓝色虚线框内是电表内的应用处理器，负责通讯应用层处理及计量。其与PLC Modem的接口是简单的SCI串行口。

方案的供电十分简单：一路12V——供给线路放大器，用于驱动PLC信号耦合变压器；一路3.3V给AMIS-49587供电。

3.1 AMIS-49587功能框图

我们再了解一下AMIS-49587的内部结构。

AMIS-49587的核心是一个32位ARM处理器，完成物理层和MAC层的处理，运行S-FSK调制解调的算法，同时也管理着与外部MCU的通讯。嵌入软件储存在片内ROM中。

芯片左边是模拟部分：FSK信号合成输出、接收解调以及系统时钟和50Hz的锁相环。

芯片包含了所有S-FSK信号处理、MCU接口管理等模拟、数字部分。变压器驱动由于是功率放大部分成为收发器板上的发热源。为了防止高热可能给系统精度带来影响，AMIS-49587并没有把信号的功率驱动纳入这颗IC中，而是采用外置方案。

3.2 独特的系统中继方案

在网络通讯中，长距离的信息传送需要中继来实现。安森美半导体的AMIS-49587支持采用Repetition with Credit算法进行中继。在这种中继方案中，系统没有需要预先设定的中继器Repeater。其核心理念是每一个服务器端（即电表）都可以是其它服务器的Repeater，帮助把信息或命令接续传递。即使收到的帧目的地址不匹配，如果需要转发，服务器也会将其转发。转发采用以时间片和声（Chorus)方式，这种方式依赖于整个系统统一与时间片同步。

Repetition with Credit中继算法采用了叫做可信值管理的办法。可信值分为7级，由客户端（集中器）进行管理。系统规定：如果服务器被配置成了Repeater，如果收到的MAC帧的当前可信值大于0，这个服务器就要在下一个时间片到来时把这一帧重复转发，当前可信值减一。直到当前可信值为0时帧重复的过程终止。在这种机制下，在同一时间片，可能存在许多服务器同时重复转发，这就是和声。

下面（见图8）以一个单MAC帧的转发过程为例，来说明Repetition with Credit机制。

1） 集中器在时间片K给电表5发出一帧并在MAC帧头设定了初始可信值为2。电表（Module PLC）1和2因为距离较近在时间片K正确收到这一帧。

2） 由于这一帧的可信值（Credit）大于0，集中器、电表1和2收到后在时间片K+1开始重复这一帧，当前可信值减一，变为1。电表3和4在这个时间片收到这一帧。但电表5由于线路太远还是没有收到。

3） 电表3和4在K+2重复同一帧。当前可信值减一，集中器、电表1和2也在同时重复，与3和4“和声”。电表5正确收到这一帧。由于当前可信值已变为0，下一时间片所有电表不再重复发送这一帧。(责任编辑：admin)