基于INT51X1的高速数据通信模块的设计
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
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**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
