基于中颖载波soc的路灯远程监控应用

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1、中穎電子股份有限公司SINOWEALTHELECTRONICLTD.頁次(PAGE)6/6基于中颖载波SOC的路灯远程监控应用城市路灯是人们日常生活中必不可少的公共设施，近年来，具备远程监控功能的智能化路灯监控系统逐渐得到推广应用，除了传统的高压钠灯、卤素灯外，新型的LED路灯更是广泛采用远程监控接口，以达到节能降耗，集约化，智能化管理的目标。电力线载波具有安装方便，免布线的天然优势，在各种远程控制中很早就有应用。实际应用中也发现载波在防雷方面具有较好的效果，载波信号通过磁环与外部线路耦合，可有效减少传导到芯片端的

2、脉冲能量，减少器件损坏的风险。另外，在现有路灯的智能化改造中，载波模块可直接安装在灯杆底端的控制箱中，无需安装到灯头处，施工成本大幅降低。本文介绍基于中颖工业级载波SOC芯片SH99F01的路灯远程监控系统方案设计，并对监控系统的通信协议栈PLC-NT-SSL进行了详细介绍。1.SH99F01芯片特点SH99F01是一颗工业级电力线载波通信SOC，内建高性能载波调制解调模块，处理器为1T增强型8051MCU，主要特点如下：载波模块部分：系统方案：零中频全数字收发机。调制解调：63位直接序列扩频调制及DBPSK窄带调

3、制双模方案。模拟前端：90dB总接收增益，内建模拟低通，带通滤波，10bitsDAC波形输出，输出增益4级可调。增强功能：真实RMS的接收信号强度指示（RSSI），数字频率合成，载波频率可寄存器设定，接收双通道分时复用。纠错编码：级联编码（RS编码+卷积编码+交织）。系统功耗：收发不超过10mA（发送不包含线路驱动功耗）。MCU部分：CPU：增强型8051（1T）内核，最大工作频率16M。片上存储器：16KBytesFlash程序空间；768Bytes片上SRAM；2KBytes类EEPROM。IO：最多16个IO

4、端口，每个端口10mA驱动能力，内建上拉电阻。外设：1个增强型UART；3个16位定时器（Timer2具捕获功能）；4通道10位SARADC。其他：工作电压：VDD=3V～5.5V。ISP功能，可在线更新程序并支持SSP，JTAG仿真接口。BOM成本低，业界最具性价比的载波SOC方案。2.系统方案设计第6页共6页中穎電子股份有限公司SINOWEALTHELECTRONICLTD.頁次(PAGE)6/6系统架构图2-1基于载波的路灯远程监控系统架构如图所示，每个集中控制器下设一个控制子网，通过电力线连接各个单灯控制器

5、，集中控制器再通过GPRS或其他无线或有线技术连接远程监控中心。集中控制器作为本地监控主机，负责解析远程监控中心的控制命令，监测本地路灯的运行状况，发现异常及时上报给监控中心。每个单灯节点都有独立的编号，在逻辑上构成一个树形网络。在上图架构中，基于SH99F01的载波SOC只负责网络的组建以及协议数据的透明传输，通过PLCMaster与PLCSlave模块，在Host与Client之间建立透明传输通道，其中Client负责具体灯具的监控动作。在一些简单的系统中，也可整合PLCSlave与Client功能，使用SH9

6、9F01的片内外围电路做一些简单的监控应用，如通断控制，PWM调光，电流电压采样，电缆防盗检测等。载波用于路灯网络特殊性说明电力线载波很早就用于中高压的电力调度，电力监控，低压的远程抄表，远程监控等领域，在中高压的电力载波机技术已经是种成熟技术，而低压的抄表，监控等应用也取得了不错的效果，但也遇到通信可靠性，稳定性方面的问题，这主要是由于电力线信道的开放性，时变性，强干扰与强衰减特性与载波芯片物理层技术的局限性所致，实际应用中必须配合组网技术来弥补物理层的不足。路灯网络是一种特殊的电力线网络，首先，路灯网络负载单一

7、，一般一条线路采用同一类型路灯，可以有针对性的对线路负载与干扰进行一定优化，同时载波也可有针对性的采取一些对抗措施，获得较理想的传输通道，尤其是新型的LED路灯，其自身供电模块就有很高的EMI要求，对载波的影响更小；其次，路灯网络线路走向比较确定，拓朴结构简单，组网可以采用较为简化的方法进行，而每个路灯有规律分布，不太会出现通信无法达到的“孤岛”节点，并且每个路灯网络节点数量也有限，协议开销不高；再次，路灯网络控制方法也较为简单，以主从控制为主，由集中器以轮询或组播方式控制各个节点，必要时增加各个节点到集中器之间的

8、主动报警功能以提高异常响应速度；最后，每条路灯线路都是一个独立的小系统，通过配变与10KV第6页共6页中穎電子股份有限公司SINOWEALTHELECTRONICLTD.頁次(PAGE)6/6线路隔离，载波信号被局限在该配变下，配变与配变之间载波相互隔离，容易实现网络复用，达到大范围组网。基于以上原因，载波应用于路灯网络具有比传统载波应用更高的可靠性与适用性