摘　要：随着现代通讯技术的不竭成长，电力线通讯以其怪异的优势获得人们的普遍关注，在智能小区中的运用更是近几年的研究热门。本文经由过程分析扩频技术及CEBus协议，介绍了一种基于此的通讯模块，而且经由过程仿真研究了该模块的频谱特征。后给出该模块在智能小区中的一种运用。ApplicationofCEBusPLCModelinIntelligentLocalArea　　LIRui，KEXizheng(Xi′anUniversityofTechnology，Xi′an，710048，China)
　　电力线通讯(PowerLineCommunication，PLC)是指建立在电力输送网根蒂根基上的、实现电力通讯网络内部各节点之间和与其他通讯网络之间通讯的系统^［1］。近几年，与电信网及有线电视网相比，电力线通讯网以其资本广漠、与家庭连系慎密等优势日益引发人们的关注，并获得快速成长。PLC的运用已不限于简单的点对点的传输，欧美一些国家正研究其在智能化小区及接进网方面的运用，这是信息网络的成长和信息家电泛起的必然趋向。专用通讯模块的设计决议了这些功能是否能高质量、低成当地实现，和系统的平安性能和电力线高压危险的防护。

1　基于Chirps的扩频载波通讯技术和CEBus协议
1.1　基于Chirps的扩频载波技术
　　对电力线这一强布景噪声的信道，数据传输的一种有用手段就是扩频(SpreadSpectrum，SS)技术。扩频技术就是用伪随机码将载有信息数据的基带旌旗灯号的频谱进行扩大，形成宽带低功率谱密度的旌旗灯号来发送。这样，在接收端使用恰当的手段就能够将旌旗灯号提掏出来，从而削减噪声对旌旗灯号的影响，保证了电力线网络上的靠得住通讯。
　　如图1所示，宽带线性调频哄骗一组扫描频率作为载体，旌旗灯号占用的频带宽度远远年夜于信息带宽，可获得很年夜的扩频增益。
　　该扫描频率是一系列急促的、可自同步的接连脉冲，又称作“chirps”，每一个chirps一般延续100μs，他代表了基本的单元通讯符号时间(UST)。他可经由过程分歧的UST组合来实现数据传输，其年夜速度为10kb/s。依照CEBus尺度，这些旌旗灯号频率笼盖了100～400kHz的带宽。在Intellon公司的SSCP300芯片中，扫描总是以200kHz的频率起头和竣事，也就是说：400kHz和100kHz的频率总是在每个chirps的中心，这样做的优点是便于进行扫描旌旗灯号的谐波抑制，并使数据传输中位与位之间的过渡变得比力平滑^［2］。另外，此种chirps波形具有很强的自力性。
1.2　CEBus协议简介
　　CEBus是专门为家用电子产物通讯而制定的协议尺度，又称作FLA－600协议^[3]。美国电子工业协会(ElectronicwIndustryAssociation,EIA)联合其他厂商，在1989年制定出一套家庭自动化控制规格的初步草案并在1992年发布，命名为CEBus(ConsumerElectronicBus)，方针是建立一个针对家用电子产物的开放性协议；开发一套通用的、廉价的、与制造厂家无关的通讯方式；允许用户以很小的价格实现在系统中加进新的家电产物；削减家用电子产物装备功能的冗余。1997年，CEBus的EIA－600正式成为美国ANSI尺度。
　　如图2所示，CEBus采用简化的OSI模子，分为物理层、数据链路层、网络层和运用层。物理层使用7种分歧前言，包括电力线、双绞线、同轴电缆等，可以知足分歧运用场所需要。CEBus的网络完周全向报文分组(packet)，使用载波侦听多路会见和冲突检测协议(CSMA)。采用“公共运用语言”(CommonApplicationLanguage，CAL)，装备之间可以相互会见，从而知道一个装备所有的资本，工作状态，并可控制该装备。
1.3　SSCP300电力线网络接口控制器简介
　　Intellon公司的SSCP300电力线网络接口控制器是一种与CEBus总线兼容、高度集成的电力线网络旌旗灯号收发控制器。他哄骗传输稳定靠得住、通讯保密水平高的扩频载波技术，经由过程CRC校验，来实现网络信息的平安传递。SSCP300提供了数据链接层(DLL)的控制逻辑，合适EIA－600尺度的通道会见及通讯服务，基于chirps的扩频载波技术的电力线旌旗灯号收发器，旌旗灯号调整电路和同数据处置及控制部门联接的SPI(SerialPeripheralInterface)接口电路。

2　基于扩频载波技术的CEBus通讯模块的典型运用
2.1　硬件设计
　　运用这类基于扩频载波技术的CEBus通讯芯片SSCP300组成的通讯模块如图3所示。
　　通讯模块由3部门组成：第1部门为微控制器，用于P300的通讯及执行特殊工作；第2部门为P300，他提供数据链路功能和物理层的协议服务；第3部门为电力线模拟功能，包括将旌旗灯号耦合到媒体上，放年夜发送旌旗灯号和对输进旌旗灯号的滤波。
2.2　仿真研究
　　2.2.1　输进滤波器
　　电力线上的干扰很年夜也很不肯定，需要一个带通滤波器，仅将带宽100～400kHz的旌旗灯号送进P300的输进端^［2］。由模拟带通滤波器的传递函数及相关设计参考，机关出了如图4所示的无源六级LC滤波器。
　　对该带通滤波器进行性能仿真获得如图5所示仿真成效。
　　在频率从100～400kHz变化时，增益的尽对值与带外旌旗灯号相比很是小，且变化不年夜，而带外旌旗灯号在40kHz和1．0MHz时衰减就已达30分贝。仿真成效讲明了采用该带通滤波器能够到达预期的效果。
　　2.2.2　输出电路
　　从P300输出的旌旗灯号幅度小、驱动能力衰而且还有高次谐波份量，是以在输出端必需经过滤波和放年夜。图6和图7是输出滤波和放年夜电路及其伯德图。
　　凭据CEBus要求，输出电压幅度必需到达10V，是以必需把P300的输出旌旗灯号放年夜才能耦合到电力线，本模块中采用了一个运放组成的追随器驱动SSCP111芯片(包括在图3所示的输出电路中)。SSCP111是Intellon公司生产8的前言接口芯片。由于模块与220V电力线相连，各类庇护电路必不成少。除高压脉冲会破坏器件外，刚接通电源时，若电力线恰好处于电压年夜值，会有300V的高压直接作用于变压器两头，瞬间电流到达一个相当尖锐的脉冲，在脉冲泛起后1μs仍有几十伏的电压，足以烧坏SSCP111，是以需要两个肖特基二极管将电压钳位在额定范围内，电感的作用是阻断窄高压脉冲。

3　在家庭网络电力线通讯中的运用
3.1　CEBus模块软件设计
　　该模块中，由于at89c52单片机没有提供专用的SPI接口，只有经由过程其P1口的5根口线及INT1引脚模拟SPI的工作。需要出格注重的一点是，由于单片机使用P1口线进行时序的模拟操作，而串口操作又是单片机读写数据中较为稳定的一种通讯方式，是以进行时序操作时必然很是严酷。　　
　　将P300的通讯模式设为数据链路模式(DLL)，工作进程是：
　　(1)初始化P300，包括：复位、片选、用Layer_＿Management_＿Write饬令向Layer_＿Config_＿Info数据结构写进节点信息，获得确认后完成初始化。
　　(2)依照时序发送数据，发送完成后，INT旌旗灯号会变低，而且进进中断法式的响应部门判断通讯是否成功。
　　(3)有数据输进时，INT旌旗灯号也会变低，可由此进进中断处置法式，用饬令取回数据。
　　(4)标志位处置子法式的功能是凭据Interface_＿Flag数据结构中各标志位状态来判定系统的通讯状态，进行进一步操作。
3.2　系统原理图
　　如图8所示，该通讯模块可与各类智能家电一起组成家庭智能网络，利便人们的生活。
　　每一个单元都包括一个CEBus通讯模块，可经由过程软件写进该电器的识别信息。主控单元微处置器与PC机相连，提供以下功能：
　　(1)接受来自PC机的数据。
　　(2)识别来自分歧电器的地址信息。
　　(3)依照CEBus协议完成交换数据的协议转换。
　　(4)把从受控电器传来的数据返回PC机。
　　受控单元CEBus模块的功能：
　　(1)接受来自立控机的旌旗灯号。
　　(2)对旌旗灯号进行CRC校验，发现有误要求重发。
　　(3)对准确接受的旌旗灯号进行协议转换送回家电。
　　(4)返回给主控单元一个成功接受信息。

4　结语
　　由于这类模块采用了扩频载波技术，将其运用在通讯距离不跨越50m的家庭网络中，取得了优秀的效果。但其主体通讯芯片P300的通讯速度其实不高，为10kb/s，是以这类模块不适合运用在通讯量较年夜的场所。
　　参考文献

［1］FerreiraHC，GroveHM，HooijenO，etal．Powerlinecommunications：Anoverview．In：AFRICON1996．Stellenbosch：1996．558～563．
［2］SSCP300PLNetworkinterfacecontroller．IntellonCorporation，1998．
［3］TheCEBuscommunicationstandard．IntellonCorporation，1998．