TI基于Concerto双核MCUPRIME电力线通信数据集中器方案.docxVIP

简介PRIME - PoweRline Intelligent Metering EvoluTIon标准是由西班牙Iberdrola电力公司联合有关的 PLC 芯片、系统、电表等厂商，为窄带 PLC 电力线通信制定的远程抄表技术标准，包括物理层和MAC 层的数据传输标准。该技术的协议开放，实施无版权费用，不同厂商的产品能够实现互联互通。TI?采用低成本的?DSP 控制器，以软件的方式来实现 PRIME 协议，相较其他厂商以专用芯片ASIC 的实现方式，提高了应用的灵活性。事实上，早前TI?已经采用OMAP1808 实现了PRIME 数据集中器的完整功能。本文介绍的方案，主要是将OMAP 平台的DC 方案移植到单芯片Concerto 上，实现一颗芯片完成PRIME 的上层和底层MAC 协议以及物理层协议，适用于低成本的嵌入式数据集中器应用，因此，我们也把该数据集中器方案简称为EDC，即Embedded Data Concentrate。OMAP1808 平台的 DC 方案基于 Linux 操作系统，而本 EDC 方案基于?TIRTOS 操作系统，上层和下层MAC 通信采用内部数据共享，不但系统精简很多，占用资源少，而且数据更加可靠，除了没有TCP/IP 接口之外，所能管理及连接的节点数量与OMAP 平台的DC 方案无异。1 EDC 系统架构本方案采用 Concerto 系列芯片 F28M35H52C1 作为主芯片，处理 PRIME 协议的 UPPER MAC 及LOW MAC, PHY 层协议。F28M35H52C1 是一款双核的MCU，它内部包含了Cortex m3 主系统和TI?C28x 控制子系统两个MCU?系统，每个系统分别有512KB 的Flash 空间，Cortex m3独立使用 32KB RAM，TI?C28x 独立使用 36KB RAM，另外还有可配置使用权的 64KB 的共享RAM（在EDC 系统中全部被分配给C28x 使用）和2KB 的IPC? Message RAM。在EDC 系统应用中，Cortex m3 核工作主频为 75MHz，它负责处理 Upper? MAC 协议, C28x 核工作主频为150MHz，它负责处理 Low MAC 及 PHY 层协议，两个核之间通过 IPC 内部数据共享区机制进行通信。主芯片?MCU?外加一个 8M? Bytes 的 SDRAM，由 CM3 核进行访问，用来存储节点信息数据库等数据，目前系统使用的大小约为3M Bytes；另外有一个128KByts 的EEPROM，由C28x访问，用来存储系统掉电参数；模拟前端采用?TI?AFE031，支持三相和单相连接，由 C28x 核通过SPI 接口对其进行控制。系统框图如图1 所示。其中，CM3? 通过1 个GPIO 口控制一个LED，在系统正常工作时以 1Hz 频率进行显示；C28x 通过 3 个 GPIO 控制另外三个 LED，分别指示C28x 工作状态及PLC 通信状态。图 1? PRIME EDC 系统架构示意图2 EDC 方案特性傲壹电子(AO-Electronics)—电子元器件分销商，官网：中文网：单芯片实现PLC PRIME DC 完整功能。提供UART 接口与PC 或用户Host Processor 进行通信，通信速率115200bps，8 位数据位，1 位停止位，无奇偶校验。提供 PC(Ubuntu? Linux OS)客户端软件进行模拟测试，客户端软件通过mgmt及 IEC-432 API 接口与 EDC 上运行的服务器端进行通信，用户可参考这些客户端软件示例代码实现 Host 代码设计，客户端软件包括：??????? Management tool applicaTIon???????? Base node conference tool applicaTIon???????? IEC 61334-4-32 data transfer applicaTIon?????????硬件设计保留C28x 的SCIA UART 通信接口，便于客户使用TI?提供的PC 端ZCG 工具软件，通过连接PC 的COM 口或USB-UART 转接板至该接口来单独对PLC PHY 层参数进行测试。3 硬件设计3.1 参考原理图硬件相关的原理图部分设计请参考图2，图3，图4 所示。图 2? 主芯片MCU?参考设计原理图图 3? SDRAM 及UART 接口参考设计原理图图 4?? AFE031 周边电路参考设计原理图3.2 电路板EDC? 电路板实物如图5及图6 所示。电路板正面放置MCU, AFE031 及变压器，电源IC 等大部分器件，背面放置了一片SDRAM。MCU?芯片左上方的彩色线连接部分为UART 通信接口及UART