一种基于arm7与st7538的电力线载波通信模块的设计论文

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1、一种基于ARM7与ST7538的电力线载波通信模块的设计论文【摘要】该文提出了一种用LP2132ARM内核单片机与载波芯片ST7538构成的低压电力线载波通信系统方案,.freelunication）技术是指将电力线作为通信媒介的一种通信方式。利用电力线作为通信介质的电力载波通信，避免了新的通信网络的建设和投资。在住宅智能控制、布线困难的工业自动化控制等系统中，采用低压电力线通信方案有着极为显著的优越性，具有极大的方便性、免维护性、即插即用等优点。电力线用于信息传输有些不利因素：线路阻抗小、信号衰减大、时变性大、噪声影响大。在

2、实用系统的开发中，控制软件的编写、器件的选择及电力线接口的设计是关键。本文提出一种采用ARM内核的单片机LP2132控制电力线载波芯片ST7538构成的低压电力线载波通信系统。实验证明，采用此种结构在噪声频带很宽的信道环境下能实现可靠通信。2系统结构低压电力线载波通信的系统原理框图如图1所示。数据由主通信设备发出.freel芯片种类不少，经仔细比较，选择了SGSTHOMSON公司的ST7538，早期国内电力线载波通信的应用中，ST公司的ST7536、ST7537芯片获得良好应用。ST7538是在ST7536、ST7537基础上

3、推出的又一款为家庭和工业领域电力线网络通信而设计的半双工、同步/异步FSK（调频）调制解调器芯片。FSK调制技术是用两个不同频率的正弦波来传送一组数字信号，其中用fh代表逻辑高水平,用fl代表逻辑低电平，其中载波频率fc及波特率Baud及误差dev之间关系可由公式，虽然ST7538采用FSK调制技术，没有采用扩频技术，没有扩频通信的优点，按理说无论从理论上还是技术上，扩频调制解调技术应明显优于FSK，但从实际试用来看，没有发现其它扩频芯片有明显的优势，而ST7538却可以在噪声频带很宽的信道环境下实现可靠通信。如果能够很好地利

4、用它的多频段性，将可以克服窄带通信的缺点。ST7538内部集成了发送和接收数据的所有功能，通过串行通信，可以方便地与微处理器相连接。内部具有电压自动控制和电流自动控制，只要通过耦合变压器等少量外部器件即可连接到电力网中。ST7538是一款功能强大、集成度很高的电力载波芯片，它为家庭和工业环境应用而设计，采取了多种抗干扰技术。3.3电力线接口的设计电力线接口是用来连接设备到电力线的，具体实现如下图2所示。它首先是一个耦合电路，用于FSK信号的传输与接收；同时也是一个滤波系统，能可靠地过滤掉220V/50Hz的电力信号、及噪声信号

5、和浪涌信号。发送电路由C4、C5、R3、L3、D1、D2、D3、T1、C1、L1、R1构成，其中C4、C5、R3、L3与C1、L1、R1分别构成两个带通滤波器，而D1、D2、D3构成保护电路。两个带通滤波器的理想谐振频率可由如下公式计算:接收电路由C2、C3、R2、L2、D1、D2、D3、T1、C1、L1、R1构成，其中D1、D2、D3同样构成保护电路，而C2、C3、R2、L2构成一个二阶的接收带通滤波电路，其中心频率f0及品质因素Q可以由以下公式计算：3.4系统的硬件连接整个通信模块的各芯片之间的连接如下图3所示。LP213

6、2通过监测载波信号（CD/LP）与波特率信号（BU）来得到载波的情况，而通过REG_OK、PG、TOUT来得到ST7538自身的状态情况。而LP2132与ST7538之间的数据交换是通过SPI口来完成的。而LP2132与通信设备之间的通信是通过SCI通信模块来进行的，其间采用MAX202E来完成电平转换。由于LP2132的资源很丰富，我们还可以根据实际需求选择接上LCD显示或键盘等其它周边设备。3软件设计软件设计是整个模块开发的另一个难点。其困难之处在于要协调电力线载波通信模块在多种状态之间的切换，LP2132监测的信号线多，

7、要完成的状态转换动作也较多。简化系统结构，可以将通信模块功能简化看作为电力线与SCI通信口之间的桥梁，系统软件流程图如下图4所示：当系统加电启动时，系统程序进入从电力线接收数据的状态，开始检测载波信号的有无及正确与否，以此作为系统是否转换到从SCI接收数据状态的判断条件。如果检测到载波信号且正确，则系统开始接收从电力线上传来的数据，此时SCI口中断状态是加电之后的初始值，即SCI口处于接收中断关。如果一开始没有载波信号，则系统开始检测SCI口，判断SCI口是否有数据传送过来，以此决定是否要进入数据接收状态。如果电力线及SCI口

8、都无数据传送发生，则系统重新进入检测状态，重新开始检测电力线，进入新一轮循环。为了避免SCI口同时处于接收与发送状态，造成数据冲突，程序中是以状态字的查询以及中断的设置来完成。无论是从电力线上收到数据还是从SCI口收到数据之后，都要从SCI口的中断状态来判断系统通道的情况，从