電力載波芯片ST7538及其應(yīng)用

時(shí)間：2024-08-30 06:53:46 理工畢業(yè)論文我要投稿

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摘要：介紹一種最新推出的電力載波調(diào)制解調(diào)器芯片ST7538的基本原理，給出ST7538的主要控制電路和接口電路，討論應(yīng)用該芯片后些注意事項(xiàng)。

利用電力線作為通信介質(zhì)的電力載波通信，具有極大的方便性、免維護(hù)性、即插即用等優(yōu)點(diǎn)，在很多情況下是人們首選的通信方式。ST7538是最近SGSTHOMSON公司在電力載波芯片ST7536、ST7537基礎(chǔ)上推出的又一款半雙工、同步/異步FSK（調(diào)頻）調(diào)制解調(diào)器芯片。該芯片是為家庭和工業(yè)領(lǐng)域電力線網(wǎng)絡(luò)通信而設(shè)計(jì)的，與ST7536和ST7537相比，主要具有以下特點(diǎn)：

*有8個(gè)工作頻段，即：60kHz、66kHz、72kHz、76kHz、82.05kHz、86kHz、110kHz和132.5kHz；

*內(nèi)部集成電力線驅(qū)動(dòng)接口，并且提供電壓控制和電流控制；

*內(nèi)部集成 5V線性電源，可對(duì)外提供100mA電流；

*可編程通信速率高達(dá)4800bps；

*提供過零檢測(cè)功能；

*具有看門狗功能；

*集成了一個(gè)片內(nèi)運(yùn)算放大器；

*內(nèi)部含有一個(gè)具有可校驗(yàn)和的、24位可編程控制寄存器；

*采用TQFP44封裝。

可以看出，ST7538是一款功能強(qiáng)大的、單芯片電力線調(diào)制解調(diào)器。

圖1

1 ST7538工作原理

ST7538是采用FSK調(diào)制技術(shù)的高集成度電力載波芯片。內(nèi)部集成了發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的所有功能，通過串行通信，可以方便地與微處理器相連接。內(nèi)部具有電壓自動(dòng)控制和電流自動(dòng)控制，只要通過耦合變壓器等少量外部器件即可連接到電力網(wǎng)中。ST7538還提供了看門狗、過零檢測(cè)、運(yùn)算放大器、時(shí)鐘輸出、超時(shí)溢出輸出、 5V電源和 5V電源狀態(tài)輸出等，大大減少了ST7538應(yīng)用電路的外圍器件數(shù)量。此外，該芯片符合歐洲CENELEC（EN50065-1）和美國(guó)FCC標(biāo)準(zhǔn)。圖1為ST7538內(nèi)部原理框圖。

1.1 發(fā)送數(shù)據(jù)

當(dāng)RxTx為低時(shí)，ST7538處于發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)。待發(fā)數(shù)據(jù)從TxD腳進(jìn)入ST7538，時(shí)鐘上升沿時(shí)被采樣，并送入FSK調(diào)制器調(diào)制。調(diào)制頻率由控制寄存器bit0～bit2決定，速率由控制寄存器bit3～bit4決定。調(diào)制信號(hào)經(jīng)D/A變化、濾波和自動(dòng)電平控制電路（ALC），再通過差分放大器輸同到電力線。當(dāng)打開時(shí)間溢出功能，且發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間超過1s或3s時(shí)，TOUT變?yōu)楦唠娖�，同時(shí)發(fā)送狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)。這樣可以避免信道長(zhǎng)時(shí)間被某一節(jié)點(diǎn)（ST7538）點(diǎn)用。

1.2 接收數(shù)據(jù)

當(dāng)RxTx為高時(shí)，ST7538處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)。信號(hào)由模擬輸入端RAI腳進(jìn)入ST7538，經(jīng)過一個(gè)帶寬±10kHz的帶通濾波器，送入一個(gè)帶有自動(dòng)增益AGC的放大器。該濾波器可以通過控制寄存器bit23置零取消濾波功能。自動(dòng)增益放大器可以根據(jù)電力線的信號(hào)強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)整。為提高信噪比，經(jīng)過放大器的信號(hào)送入一個(gè)以通信頻率為中心點(diǎn)、帶寬為±6kHz的窄帶濾波器。此信號(hào)再經(jīng)過解調(diào)、濾波和鎖相，變成串行數(shù)字信號(hào)，輸出給出ST7538相連的微處理器。

可以通過使控制器的bit22置位，使ST7538處于高靈敏度接收狀態(tài)。

1.3 工作模式選擇

通過微處理器與ST7538的串口RxD、TxD和CLR/T，可以實(shí)現(xiàn)微控制器與ST7538的數(shù)據(jù)交換。ST7538的工作模式，由REG_DATA和RxTx的狀態(tài)決定。

微處理器對(duì)電力線的訪問可以采用同步方式或異步方式。異步方式只需要RxD、TxD和RxTx,無需輔助時(shí)鐘信號(hào)。無載波信號(hào)時(shí),RxD輸出低電平，對(duì)于同步方式，需要CLR/T作為參考時(shí)鐘，并且ST7538必須是通信發(fā)起者（Master）。