摘  要： 主要論述了電力線載波的基本原理，同時詳細分析了XPLC-30的基本架構及其主要外圍接口電路。
關鍵詞： XPLC-30； 電力線載波  

     電力線通信PLC（Power Line Communication），是指利用堅固可靠的電力線作為信號的傳輸媒介，通過載波方式將模擬或數字信號進行高速傳輸的技術[1]。電力線載波通信技術出現于20世紀20年代初期。它以電力線路為傳輸通道，具有通道可靠性高、投資少、見效快、與電網建設同步等得天獨厚的優點。
1電力線載波的通信原理
1.1多載波通信基本原理
　  多載波調制技術的基本原理是在頻域內將信道的可用帶寬劃分為N個頻譜重疊的子信道，使相鄰子信道間的載波頻率的間隔為符號速率一半的整數倍，這樣各載波間可保持正交,使載波集合符合奈奎斯特準則[2]。目前使用的多載波調制技術主要有OFDM、DMT和WMT等。
1.2 多載波通信特點
　  與普通的單載波相比，多載波調制技術主要有以下優點:
　  (1)在DMT/OFDM調制中，由于引入了循環前綴，時域均衡只需使均衡信道的沖激響應長度小于循環前綴的長度即可，這樣可以不用單載波調制系統中的高階數字均衡器[3]。
　  (2)在傳輸速率相同的情況下，由于多載波調制系統中的碼元周期較長，使得脈沖干擾和快衰落對它的影響遠弱于對單載波調制的影響。
　  (3)單載波調制系統對于單頻干擾較為敏感，而在多載波調制系統中，各子信道可以根據各自的信噪比大小傳送不同的比特數，并可關閉干擾嚴重的信道，這樣既能充分利用頻帶，又可克服窄帶干擾。
2 通信系統總體構成
　  XPLC-30集成ARM9內核和必要的外圍接口電路，為用戶開發提供了很多附加的功能，設計開發中主要用到了其串口和電力線模擬信號輸入模塊。
2.1系統框圖
     圖1顯示了XPLC-30系統結構圖,其核心就是ARM940T。XPLC-30集成了以下功能：基于DMT的電力線載波通信；內置帶中斷控制器的ARM處理器，4通道 DMA控制器，5個計時器和看門狗定時器；64 KB內置Flash存儲器和20 KB內部SRAM；外部可擴展SRAM接口(可達2 MB)；2個UART/IrDA 接口；2端口可編程脈沖寬度調制(PWM)；4端口可編程脈沖計數(PC)；SPI(Flexible Serial Peripheral interface)；3端口模擬信號測量(ASM)。

2.2 系統主要外圍接口電路
     (1)由于電力線通信速率還很低，考慮到可行性，協議選用串口和主機進行通信，圖2即為所用到的串口接口電路。協議使用J2端。

    系統共接出2個串行口，其中PLCP用UART0(J2)，當需要向芯片里燒寫程序時，也使用UART0，波特率為115 200 b/s，此時用戶需使外部開關Switch 8為低電平，啟動代碼將自動轉入燒定代碼的程序分支，用戶要燒寫的代碼將被自動寫入到用戶代碼區。當要運行用戶代碼時，只需使Switch 8為高電平，啟動代碼將自動加載用戶代碼運行。由于電力線傳輸速率較低，所以約定運行用戶代碼時將串口波特率設置為19 200 b/s。
    (2)XPLC-30內部包含調制和解調電路，只需將電力線輸入信號變壓放大就可輸入XPLC-30。圖3即為電力線耦合電路。

     從電力線輸入的帶載波信號的工頻信號通過圖3的電力線耦合模塊就可直接進入XPLC-30的自動增益控制電路。圖中用2個穩壓二極管作為過壓保護電路，防止電力線輸入信號電壓過高，使XPLC-30電路出現超載，而導致失去濾波作用。
    (3)由于電力線通信環境的惡劣，信號衰減很大，增益控制電路必須很好地控制對信號的放大倍數，以免輸入信號使解調電路出現超載。
　 由于低壓電力的傳輸環境很惡劣，不同的距離對信號的衰減影響很大,所以必需有自動增益控制電路。XPLC-30外圍接口電路中所用的自動增益控制電路如圖4,系統共用了2個這樣的電路來對電力線傳入的信號進行增益控制。

　XPLC-30共輸出8位信號(AGC0~AGC7)用于增益控制電路的輸入，AGC0~AGC7的輸出與增益的對應關系如表1。

     本文主要對XPLC-30的內部結構及其外圍接口電路做了簡要分析。XPLC-30共有128個引腳，除了一些功能固定引腳外，還有一些引腳可被用戶自己定義，同時還給開發用戶提供了多種運行模式，方便用戶調試各個模塊。在芯片的各引腳中，有些引腳在不同的運行模式下有不同的意義，有些引腳在同種模式下也可有不同的定義。因此對于同一端口可能存在重復定義。
    本文創新性地把XPLC-30應用于電力線載波通信模塊的硬件設計中。
參考文獻
[1]     莫北. 解析電力線通信技術PLC. 中國創業投資與高科技, 2005（2）：64～69
[2]    LEE I, CHOW J S, JOHN M. Cio-Performance evaluation of a fast computation algorithm for the DMT in  High-Speed subscriber loop. IEEE Journal on Selected Areas in Communications,December 1995:1564-1570.
[3]     AHMAD R S. BURTON B. SALTZBERG R. Multicarrier digital communications: Theory and applications of OFDM.    NewYork:Lower Academic. Plenum, 1999:973-991.
[4]     RADFORD D. Spread-spectrum data leap throughAC  power wiring. IEEE Spectrum.1996:48-53.
[5]    BACCARELLI E, FASSANO A, Novel efficient bit-loading     algorithm for peak-energy-limited ADSL-Type Multicarrier Systems,IEEE Transactions on Signal Proc. 2002: 364-383.
[6]    王令其,汪木蘭．基于嵌入式控制模塊的制造廠監測系統設計．微計算機信息，2006，11(2)：69-71.