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基于INT51X1的高速数据通信模块的设计

发布时间:2020-06-30 18:53:26 阅读: 来源:机加工厂家

2004年10月A版摘要:给出了采用INT51X1芯片设计低压电力线高速数据传送模块的设计方案。关键词:INT51X1;低压电力线;高速数据通信

本文引用地址:引言随着Internet的飞速发展,利用电力线进行高速数据通信由于其接入成本低,覆盖范围广、不用重新布线等优点,越来越受到人们的欢迎。目前世界很多厂商都推出了电力线通信专用芯片,其中Intellon公司的INT51X1芯片集成了10bit ADC、DAC和AGC控制;介质访问子层采用了载波监听多路访问/冲突防止(CSMA/CA)技术;支持56bit加密技术。INT51X1芯片采用了先进的OFDM技术,能够提供14Mbps的数据传输速率,只需采用简单的外围电路就可以设计出可靠、高效的低压电力线高速数据通信模块。INT51X1芯片提供了三种独立接口:USB接口,媒体独立接口(MII)/通用串行接口(GPSI)和MII 主机/数据终端设备(DTE)。通过外部的不同配置,可以形成不同的应用实例。

图1 直流供电电路(5V/3.3V/1.8V/1.5V)

图2 耦合电路

选用INT51X1芯片的USB接口,设计调制解调器:数据发送时计算机等终端设备发出的数据通过USB接口进入USB主控单元。在其控制管理下,数据被送往核心部件INT51X1收发器,在此完成数据的编码调制,再通过数模转换把数字信号转换成模拟信号。在模拟信号处理模块中完成对信号的杂波处理和传送的流量控制。此后信号通过耦合电路加载到电力线上进行传送。数据接收时从电力线上经过耦合电路提取进来的信号,首先需在模拟前端中进行滤波、放大等一系列的处理,再进入核心部件进行对应的解调解码,最终由USB接口读入到数据终端。

高速数据传送模块电路设计高速数据传送模块电路大致分为以下几个部分:电源电路由于整个模块中所用芯片需要使用多种电源,所以要设计产生不同电压的直流电源。整个模块的供电来源于USB接口。从USB接口获得的+5V电源经过AS1117_3.3调整得到3.3V电源,经过AS1117_ADJ分别产生1.8V和1.5V(图1)。耦合电路由于数据信号是通过电力线传送的,所以要从电力线中将数据信号提取出来。这就要求50Hz的工频信号不能给数据通信系统带来太大的干扰,同时要保证系统的安全,所以必须进行强电隔离。又要求低压电力线上并接的所有电器的"统计载波阻抗"要高,以确保较高的载波信号加载率。因此采用复合耦合技术来完成耦合电路的设计(见图2)。

图3 模拟处理前端设计框图

图4 系统时钟产生电路模拟信号处理模拟信号处理模块最主要的任务是对信号进行杂波抑制和流量控制,功能框图如图3。当数据从数据终端传送进来后,首先进行发送滤波,然后进行线路激励以适应此后的长距离传输、保证信号质量,最后通过双向的收发器传送到耦合电路。当数据从耦合电路进来,首先进入到接收滤波器,然后根据信号的情况发出自动增益控制的指令,此后信号送出模拟信号处理模块。配置电路外围的配置电路包括EEPROM的配置,工作指示灯的设置等。EEPROM用来存储各模块单元的初始化配置指令和控制字,设备的MAC地址和DES密钥也写入EEPROM中。工作指示灯共设置三个,分别指示链路连接状态、数据传送状态和链路拥塞状态。当通信链路物理连接正确时,链路连接状态指示灯亮;当数据链路建立起来并有数据正常传送时,数据传送状态指示灯亮;当数据链路中发生数据碰撞和数据拥塞时,链路拥塞状态指示灯亮、报错。系统时钟是由晶体电路提供(图4)。

PCB设计中应注意的问题由于本电路工作频率涉及到基带和射频,电压包括220V、3.3V等多种,为了减少信号间的干扰,增加电路工作的稳定性,在PCB板的制作过程中采取了如下措施:

结语本设计用INT51X1芯片,实现了通过低压电力线高速数据通信。利用该通信模块已经成功的建立了基于电力线的局域网,传输速率可达10Mbps。接入Internet,可实现网页浏览、网络游戏、IP电话等服务。在线观看.rm视频文件,画面流畅,声音清晰,可以正常观看。由此可见,该模块能够满足网络中视频音频的传输要求。从计算机网络的角度来分析,物理层以建筑中的民用电力线为通信媒质,采用了OFDM的调制技术;MAC层采用的CSMA/CA方式,提高了通信信道的利用率,提供了可靠的QoS保证。

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