一种采用单芯片实现的单相窄带高速电力载波模块制造技术

本实用新型专利技术介绍了一种采用单芯片实现的单相窄带高速电力载波模块，它包括型号为STCOMET的主处理芯片，所述主处理芯片通过第一SPI接口与FLASH存储模块连接，所述主处理芯片还通过第一I2C接口与EEPROM存储模块连接，所述的主处理芯片、FLASH存储模块和EEPROM存储模块均由3.3V外部电源供电；所述主处理芯片还通过双向通信接口与耦合及滤波电路模块连通。本实用新型专利技术的电力载波通信采用OFDM调制技术，具有较高的通信速率，还能够适用于不同的标准领域。

A single-phase narrow band high speed power carrier module implemented by single chip

The utility model provides a single chip single-phase narrowband high speed power line carrier module, it includes models for the STCOMET processor, the main processing chip through the first SPI interface is connected with the FLASH storage module, the main processing chip through the first I2C interface is connected with the EEPROM storage module, main processing chip, the FLASH memory module and EEPROM memory module by 3.3V external power supply; the main processing chip is connected through a two-way communication interface with the coupling and filter circuit module. The power carrier communication of the utility model adopts OFDM modulation technology, which has high communication rate and can be applied to different standard fields.

【技术实现步骤摘要】
一种采用单芯片实现的单相窄带高速电力载波模块
本技术涉及一种电子载波控制模块，具体介绍一种采用单芯片实现的单相窄带高速电力载波模块，属于物联网

技术介绍
在远程抄表、路灯控制等应用领域，电力载波通信比无线通信具有抗干扰强、组网成功率高等巨大优势，具有非常广阔的应用前景。在电子载波通信技术的发展中，第一代电力载波采用FSK调制技术，具有速度低、抗干扰差等缺点，使产品的用户体验无法提高，阻碍了电力载波通信的应用推广。第二代电力载波采用OFDM调制技术，具有抗干扰强、通信速率高、组网灵活和信息安全的优势，被广泛认为是当今智能电网界最安全可靠和最具成本效益的通信模式，因此南方电网2015年初在深圳开展了首个G3-PLC应用示范。但是，由于电力载波通信的开发难度较大，因此目前国内电力载波模块主要还是基于FSK调整技术，即使有基于OFDM调制技术的研究，目前也尚不成熟。此外，国内厂商的芯片只是实现了物理层和低MAC层的协议，只能实现单工通信方式，不仅通信效率低下，而且扩展也非常困难。因此，目前电表行业主要使用的电力载波技术还是基于FSK调制技术，真正的传输速率为300bps~600bps，这种技术抗干扰能力差，抄表成功率尚不能完全使客户满意。目前虽然也有少数采用OFDM调制技术的产品，但速率仅仅在1kbps，没有本质的提高，且技术尚未完全成熟。可以看出，目前的电力载波基本只实现了CSMA-CA算法，用于总线竞争，在此基础之上实现了简单的路由算法，协议栈的功能非常薄弱，因此只能是单工通信，造成用户体验非常差，也严重限制了电力载波产品的推广。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本技术的主要目的在于解决现目前的电力载波技术通信速率较低，以及扩展很困难的问题，而提供一种具有高速通信以及便于扩展的采用单芯片实现的单相窄带高速电力载波模块。本技术的技术方案：一种采用单芯片实现的单相窄带高速电力载波模块，其特征在于，包括型号为STCOMET的主处理芯片，所述主处理芯片通过第一SPI接口与FLASH存储模块连接，所述主处理芯片还通过第一I2C接口与EEPROM存储模块连接，所述的主处理芯片、FLASH存储模块和EEPROM存储模块均由3.3V外部电源供电；所述主处理芯片还通过双向通信接口与耦合及滤波电路模块连通，所述的耦合及滤波电路模块包括变压器T1，所述变压器T1上的初级线圈第一引脚与电感L1的一端相连，电感L1的另一端分别连接电容C1的一端和二极管TVS1的负极，所述电容C1的另一端与外部电缆的火线L相连，二极管TVS1的正极分别连接外部电缆的零线N和变压器T1的初级线圈第二引脚；所述变压器T1的次级线圈第一引脚分别连接二极管TVS5的负极和电阻R2的一端，变压器T1的次级线圈第二引脚分别连接二极管TVS4的负极和电阻R1的一端，所述二极管TVS4的正极连接二极管TVS5的正极并接地，电阻R2的另一端分别连接二极管TVS6的负极、电感L5的一端、电容C7的一端、电容C6的一端和电容C5的一端，电容C5的另一端与主处理芯片上的TX接口相连；所述电阻R1的另一端分别连接二极管TVS6的正极、电感L5的另一端、电容C7的另一端、电容C8的一端和电容C10的一端，所述电容C10的另一端与主处理芯片上的RX接口相连；电容C8的另一端与电容C6的另一端相连并接地。本技术是针对当前国内产品的不足，采用单芯片来实现通用的窄带高速电力载波模块，基于OFDM技术调制技术实现电力载波通信，涵盖CENELEC-A、FCC和ARIB频段，无需改变硬件。此外，可将相应的固件代码远程下载到主处理芯片中，可以实现不同的标准，如ITU-TG.9903(G3-PLC)、ITU-TG.9904(PRIME)、IEEEP1901.2等。能够在远程抄表、路灯等领域广泛使用。本专利申请所实现的通用电力载波模块还可以为其他应用厂商（如电表企业）提供OEM、ODM方案，具有非常广阔的应用前景。优化地，所述FLASH存储模块的型号为M25P16-VMN6P。优化地，所述EEPROM存储模块的型号为AT24C512。优化地，在所述主处理芯片上还设有第二SPI接口和第二I2C接口。优化地，在所述主处理芯片上设有第一电源输入接口、第二电源输入接口和第三电源输入接口，所述第一电源输入接口接入3.3V外部电源，第二电源输入接口接入5V外部电源，第三电源输入接口接入15V外部电源。优化地，在所述主处理芯片上还设有串口、PWM接口、模拟信号接口和数字信号接口。相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：1、本技术的电力载波通信采用OFDM调制技术，可以涵盖CENELEC-A、FCC和ARIB频段，最高速率可达128kbps，而无需改变硬件，具有较高的通信速率。2、由于在主处理芯片中采用了FreeRTOS实时操作系统进行软件架构，综合使用队列、信号、任务等技术，去除程序的耦合性，使程序具有很好的扩展性，能适应于不同的应用场景移植lwIP协议栈，在G3协议栈基础之上实现网络层（IPv6）和传输层（UDP和ICMP），实现了完整的通信的协议栈。3、本技术将相应的固件代码下载到SPIFLASH里面芯片中，就可以实现不同的标准，如ITU-TG.9903(G3-PLC)、ITU-TG.9904(PRIME)、IEEEP1901.2等，能够适用于不同的标准领域。4、本技术采用通用电力载波模块对外提供串口与外部处理器进行通信外，还提供I2C和SPI接口用于与其他外设进行通信，提供模拟接口和数字接口实现外部的控制与采集，能够供他厂商进行OEM或者ODM。附图说明图1为本技术一种采用单芯片实现的单相窄带高速电力载波模块的电路结构框图。图2为本技术中耦合及滤波电路模块的电路原理图。图中，1—主处理芯片，2—FLASH存储模块，3—EEPROM存储模块，4—耦合及滤波电路模块。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明。如图1和图2所示，本技术的一种采用单芯片实现的单相窄带高速电力载波模块，包括型号为STCOMET的主处理芯片1，所述主处理芯片1通过第一SPI接口与FLASH存储模块2连接，所述主处理芯片1还通过第一I2C接口与EEPROM存储模块3连接，所述的主处理芯片1、FLASH存储模块2和EEPROM存储模块3均由3.3V外部电源供电；所述主处理芯片1还通过双向通信接口与耦合及滤波电路模块4连通，所述的耦合及滤波电路模块4包括变压器T1，所述变压器T1上的初级线圈第一引脚与电感L1的一端相连，电感L1的另一端分别连接电容C1的一端和二极管TVS1的负极，所述电容C1的另一端与外部电缆的火线L相连，二极管TVS1的正极分别连接外部电缆的零线N和变压器T1的初级线圈第二引脚；所述变压器T1的次级线圈第一引脚分别连接二极管TVS5的负极和电阻R2的一端，变压器T1的次级线圈第二引脚分别连接二极管TVS4的负极和电阻R1的一端，所述二极管TVS4的正极连接二极管TVS5的正极并接地，电阻R2的另一端分别连接二极管TVS6的负极、电感L5的一端、电容C7的一端、电容C6的一端和电容C5的一端，电容C5的另一端与主处理芯片上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用单芯片实现的单相窄带高速电力载波模块，其特征在于，包括型号为STCOMET的主处理芯片（1）， 所述主处理芯片（1）通过第一SPI接口与FLASH存储模块（2）连接，所述主处理芯片（1）还通过第一I2C接口与EEPROM存储模块（3）连接，所述的主处理芯片（1）、FLASH存储模块（2）和EEPROM存储模块（3）均由3.3V外部电源供电；所述主处理芯片（1）还通过双向通信接口与耦合及滤波电路模块（4）连通，所述的耦合及滤波电路模块（4）包括变压器T1，所述变压器T1上的初级线圈第一引脚与电感L1的一端相连，电感L1的另一端分别连接电容C1的一端和二极管TVS1的负极，所述电容C1的另一端与外部电缆的火线L相连，二极管TVS1的正极分别连接外部电缆的零线N和变压器T1的初级线圈第二引脚；所述变压器T1的次级线圈第一引脚分别连接二极管TVS5的负极和电阻R2的一端，变压器T1的次级线圈第二引脚分别连接二极管TVS4的负极和电阻R1的一端，所述二极管TVS4的正极连接二极管TVS5的正极并接地，电阻R2的另一端分别连接二极管TVS6的负极、电感L5的一端、电容C7的一端、电容C6的一端和电容C5的一端，电容C5的另一端与主处理芯片上的TX接口相连；所述电阻R1的另一端分别连接二极管TVS6的正极、电感L5的另一端、电容C7的另一端、电容C8的一端和电容C10的一端，所述电容C10的另一端与主处理芯片上的RX接口相连；电容C8的另一端与电容C6的另一端相连并接地。...

【技术特征摘要】
1.一种采用单芯片实现的单相窄带高速电力载波模块，其特征在于，包括型号为STCOMET的主处理芯片（1），所述主处理芯片（1）通过第一SPI接口与FLASH存储模块（2）连接，所述主处理芯片（1）还通过第一I2C接口与EEPROM存储模块（3）连接，所述的主处理芯片（1）、FLASH存储模块（2）和EEPROM存储模块（3）均由3.3V外部电源供电；所述主处理芯片（1）还通过双向通信接口与耦合及滤波电路模块（4）连通，所述的耦合及滤波电路模块（4）包括变压器T1，所述变压器T1上的初级线圈第一引脚与电感L1的一端相连，电感L1的另一端分别连接电容C1的一端和二极管TVS1的负极，所述电容C1的另一端与外部电缆的火线L相连，二极管TVS1的正极分别连接外部电缆的零线N和变压器T1的初级线圈第二引脚；所述变压器T1的次级线圈第一引脚分别连接二极管TVS5的负极和电阻R2的一端，变压器T1的次级线圈第二引脚分别连接二极管TVS4的负极和电阻R1的一端，所述二极管TVS4的正极连接二极管TVS5的正极并接地，电阻R2的另一端分别连接二极管TVS6的负极、电感L5的一端、电容C7的一端、电容C6的一端和电容C5的一端，电容C5的另一端与主处理芯片上的TX接口相连；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦龙，
申请(专利权)人：秦龙，
类型：新型
国别省市：重庆,50