基于PLC的TTU通信模塊的設計

微處理器選擇ARM芯片，它與TTU的數據采集與處理模塊通過串口進行通信，及時發送主站的命令以及傳送TTU采集到的配變數據。
　 電力線載波芯片ST7538與微處理器之間通過SPI口進行通信，通過微處理器與ST7538的串口RxD、TxD和CLR/T可以實現微控制器與ST7538的數據交換。ST7538的工作模式由REG_DATA和RxTx的狀態決定。微處理器與ST7538之間的通信采用同步方式，CLR/T作為參考時鐘。ST7538處于接收數據狀態時，RxTx為低，待發數據從TxD腳進入ST7538,時鐘上升沿時被采樣，并送入FSK調制器調制，調制信號經D/A轉換、濾波和自動電平控制電路(ALC)，再通過差分放大器輸出到電力線。ST7538處于接收數據狀態時，RxTx為高，信號由模擬輸入端RAI腳進入ST7538,經過一個帶寬±10 kHz的帶通濾波器，送入一個帶有自動增益AGC的放大器。此信號再經過解調、濾波和鎖相變成串行數字信號，輸出給微處理器ARM。
　 信號濾波部分包括輸入窄帶濾波器和輸出窄帶濾波器兩部分。輸入濾波電路采用并聯電流諧振電路，濾除指定頻率以外的無用信號和噪聲。輸出濾波電路采用串聯電壓諧振電路，避免無用信號耦合到電力線上。
　 電力線信號耦合保護電路由功率放大器、輸出保護匹配電路和輸入增益平衡匹配電路3個基本部分組成，其耦合方式采用電容耦合。
2 配變監測終端通信模塊的軟件設計
2.1通信協議的制定
通信模塊的通信協議根據DNP3.0規約制定，數據鏈路層的數據采用一種可變幀長格式：FT3。一個FT3幀被定義為一個固定長度的報頭，隨后是可以選用的數據塊，每個數據塊附有一個16 位的 CRC 校驗碼。固定的報頭含有兩個字節的起始字，一個字節的長度(LENGH)，一個字節的鏈路層控制字 (CONTROL)，一個16位的目的地址，一個16位的源地址和一個16位的CRC校驗碼，其幀格式如表1所示。

起始字：2字節，0x0564。
長度：1字節，是控制字、目的地址、源地址和用戶數據之和，255≥長度≥5。
目的地址：2個字節，低字節在前。
源地址：2個字節，低字節在前。
用戶數據：跟在報頭之后的數據塊，每16個字節一塊，最后一個塊包含剩下的字節,可以是1~16個字節。每個數據塊都有一個CRC循環冗余碼掛在后面。
CRC循環冗余碼：2個字節。在一個幀內，掛在每個數據塊之后。
控制字與功能碼：通信控制字包含有本幀的傳輸方向，幀的類型以及數據流的控制信息。功能碼的具體設定為:
對于原發送方的幀：
0：使遠方鏈路復位
1：使遠方進程復位
3：發送用戶數據，須對方確認
4：發送用戶數據，不須對方確認
9：詢問鏈路狀態
　 對于從方發送幀：
0：肯定確認
1：否定確認
11：回答鏈路狀態
2.2 通信模塊的軟件設計方案
　 通信模塊平時工作在載波接收狀態[5]，接收到一幀數據后解調給TTU數據采集端，TTU采集端接收并返回數據，數據調制后經電力線傳給主站經解調后給采集終端。在規定的時間內RS485接收到數據時進行載波發送，數據發送結束后返回接收狀態。若在規定的時間內RS485沒有接收到數據也自動返回載波接收狀態。通信模塊的軟件流程如圖3所示。