摘  要： 主要论述了电力线载波的基本原理，同时详细分析了XPLC-30的基本架构及其主要外围接口电路。
关键词： XPLC-30； 电力线载波  

     电力线通信PLC（Power Line Communication），是指利用坚固可靠的电力线作为信号的传输媒介，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术[1]。电力线载波通信技术出现于20世纪20年代初期。它以电力线路为传输通道，具有通道可靠性高、投资少、见效快、与电网建设同步等得天独厚的优点。
1电力线载波的通信原理
1.1多载波通信基本原理
　  多载波调制技术的基本原理是在频域内将信道的可用带宽划分为N个频谱重叠的子信道，使相邻子信道间的载波频率的间隔为符号速率一半的整数倍，这样各载波间可保持正交,使载波集合符合奈奎斯特准则[2]。目前使用的多载波调制技术主要有OFDM、DMT和WMT等。
1.2 多载波通信特点
　  与普通的单载波相比，多载波调制技术主要有以下优点:
　  (1)在DMT/OFDM调制中，由于引入了循环前缀，时域均衡只需使均衡信道的冲激响应长度小于循环前缀的长度即可，这样可以不用单载波调制系统中的高阶数字均衡器[3]。
　  (2)在传输速率相同的情况下，由于多载波调制系统中的码元周期较长，使得脉冲干扰和快衰落对它的影响远弱于对单载波调制的影响。
　  (3)单载波调制系统对于单频干扰较为敏感，而在多载波调制系统中，各子信道可以根据各自的信噪比大小传送不同的比特数，并可关闭干扰严重的信道，这样既能充分利用频带，又可克服窄带干扰。
2 通信系统总体构成
　  XPLC-30集成ARM9内核和必要的外围接口电路，为用户开发提供了很多附加的功能，设计开发中主要用到了其串口和电力线模拟信号输入模块。
2.1系统框图
     图1显示了XPLC-30系统结构图,其核心就是ARM940T。XPLC-30集成了以下功能：基于DMT的电力线载波通信；内置带中断控制器的ARM处理器，4通道 DMA控制器，5个计时器和看门狗定时器；64 KB内置Flash存储器和20 KB内部SRAM；外部可扩展SRAM接口(可达2 MB)；2个UART/IrDA 接口；2端口可编程脉冲宽度调制(PWM)；4端口可编程脉冲计数(PC)；SPI(Flexible Serial Peripheral interface)；3端口模拟信号测量(ASM)。

2.2 系统主要外围接口电路
     (1)由于电力线通信速率还很低，考虑到可行性，协议选用串口和主机进行通信，图2即为所用到的串口接口电路。协议使用J2端。

    系统共接出2个串行口，其中PLCP用UART0(J2)，当需要向芯片里烧写程序时，也使用UART0，波特率为115 200 b/s，此时用户需使外部开关Switch 8为低电平，启动代码将自动转入烧定代码的程序分支，用户要烧写的代码将被自动写入到用户代码区。当要运行用户代码时，只需使Switch 8为高电平，启动代码将自动加载用户代码运行。由于电力线传输速率较低，所以约定运行用户代码时将串口波特率设置为19 200 b/s。
    (2)XPLC-30内部包含调制和解调电路，只需将电力线输入信号变压放大就可输入XPLC-30。图3即为电力线耦合电路。

     从电力线输入的带载波信号的工频信号通过图3的电力线耦合模块就可直接进入XPLC-30的自动增益控制电路。图中用2个稳压二极管作为过压保护电路，防止电力线输入信号电压过高，使XPLC-30电路出现超载，而导致失去滤波作用。
    (3)由于电力线通信环境的恶劣，信号衰减很大，增益控制电路必须很好地控制对信号的放大倍数，以免输入信号使解调电路出现超载。
　 由于低压电力的传输环境很恶劣，不同的距离对信号的衰减影响很大,所以必需有自动增益控制电路。XPLC-30外围接口电路中所用的自动增益控制电路如图4,系统共用了2个这样的电路来对电力线传入的信号进行增益控制。

　XPLC-30共输出8位信号(AGC0~AGC7)用于增益控制电路的输入，AGC0~AGC7的输出与增益的对应关系如表1。

     本文主要对XPLC-30的内部结构及其外围接口电路做了简要分析。XPLC-30共有128个引脚，除了一些功能固定引脚外，还有一些引脚可被用户自己定义，同时还给开发用户提供了多种运行模式，方便用户调试各个模块。在芯片的各引脚中，有些引脚在不同的运行模式下有不同的意义，有些引脚在同种模式下也可有不同的定义。因此对于同一端口可能存在重复定义。
    本文创新性地把XPLC-30应用于电力线载波通信模块的硬件设计中。
参考文献
[1]     莫北. 解析电力线通信技术PLC. 中国创业投资与高科技, 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,汪木兰．基于嵌入式控制模块的制造厂监测系统设计．微计算机信息，2006，11(2)：69-71.