ST7536的電力載波網(wǎng)絡的路由算法研究

摘要：法國ST公司的ST7536是一個半雙工、同步FSK調(diào)制解調(diào)器芯片。它專為低壓電力線傳輸而設計，較好地克服了低壓電力載線波傳輸中的技術問題。但是在實際應用中，電力載波網(wǎng)絡的通信距離均無大于其芯片的通信距離，所以必須使用相應的算法來補償，從而更好地應用于實際當中。本文介紹一種簡單可行的路由算法。

引言

隨著現(xiàn)代化進程的不斷發(fā)展，能夠大量節(jié)約人力物力的自動化系統(tǒng)得到廣泛的應用，電力載波技術就是在這一形式下推出的一項技術。電力線載波（PLC）是電力系統(tǒng)特有的、基本的通信方式。電力線載波通信是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進行高速傳輸?shù)募夹g。由于使用堅固可靠的電力線作為載波信號的傳輸媒介，因此具有信號傳輸穩(wěn)定可靠、路由合理、可同時復用遠動信號等特點，是唯一不需要線路投資的有線通信方式。電力線載波通信技術可以進行模擬（語音信號）或數(shù)字信息（如家居控制信號）的半雙工傳輸，可廣泛應用于家居自動化、小型辦公室、家庭辦公室通信（如互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)部信件、游戲、音頻、視頻）等領域，具有節(jié)省費用、安裝方便、應用廣泛等特點。

圖1

作為通信技術的一個新興應用領域，電力載波通信技術以其誘人的前景及潛在的巨大市場而為全世界所關注，成為世界各大公司及研究單位爭相研究的熱點。國外許多著名公司和研究單位，如Intellon、Thomson、Atmel等，都在外此進行研究，并開發(fā)出相應的器件和產(chǎn)品；而國內(nèi)的許多企業(yè)也緊隨國際步伐，在利用電力線傳輸信息，特別是在遠程抄表及遠程控制系統(tǒng)方面已逐步形成應用研究的熱點。

1 ST7536簡介

ST7536是單芯片Modem，有28個引腳。ST7536芯片的集成度很高，只需要較少的外部元件來完成所有操作：1個晶振，4個電阻和5個電容。表1給出其各主要引腳的功能。

表1 ST7536主要引腳說明

引 腳名 稱

說 明

1Rx/Tx發(fā)送或接收模式選擇輸入2RESET邏輯復位和電源關閉模式輸入，低有效5RxD同步接收數(shù)據(jù)輸出6CLR/T和功能模式相關的發(fā)送接收時鐘輸出7RxDEM解調(diào)后的數(shù)據(jù)輸出12TxD發(fā)送數(shù)據(jù)輸入15CHS信道選擇輸入16AFCF波特率選擇輸入17DVSS自動頻率控制輸出，連接外部補償電路19DEMI中間頻率濾波器輸出20AVSSFSK解調(diào)輸入24RAI接收模擬輸入25RxFO接收濾波器輸出26TXFI發(fā)送濾波器輸入（TEST4為高時被選中）27ALCI自動等級控制輸入28ATO模擬發(fā)送輸出

ST7536屬于半雙工同步調(diào)制解調(diào)集成電路，采用低成本的同步FSK調(diào)制方式。它有兩種工作方式：接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。工作方式是由Rx/Tx控制輸入端決定的，數(shù)據(jù)的輸入輸出與時鐘相關聯(lián)。此時鐘信號由ST7536產(chǎn)生。當ST7536工作于發(fā)送方式時，發(fā)送的數(shù)據(jù)（TXD）在時鐘的正沿被抽樣，然后進入FSK調(diào)制器。它的工作頻率是由時間基準和控制邏輯來設定的。在正常工作狀態(tài)，信號混合電路決定送至發(fā)送濾波器的FSK調(diào)制信號。此濾波器是一開關型的電容帶通濾波器。

在接收方式時，信號通過接收模塊輸入端（RAI）進入，被接收信號經(jīng)過接收帶通濾波器濾波。接收濾波器與發(fā)送濾波器一樣，也是開關電容濾波器，也用自動頻率控制電路來將此濾波器設定于正確的工作頻率上。經(jīng)過放大之后，此接收信號頻率向下變換并經(jīng)中頻帶通濾波器濾波，得到的信號送至FSK解調(diào)器。中頻濾波器（IFQ）輸出和FSK解調(diào)器輸入（OEMI）間的耦合是由外部的電容來完成的，它濾除了失調(diào)電壓。時鐘恢復電路從FSK解調(diào)器的解調(diào)輸出中接收時鐘信號（CLR/T）。同步接收的數(shù)據(jù)在時鐘正沿被傳送。

ST7536的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

ST7536符合DH028/29ENEL、歐洲CENELECEN50065-1標準以及美國的FCC規(guī)定。一個由ST7536作電力載波通信芯片的系統(tǒng)是由微處理器、接口電路和ST7536本身組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 路由算法的實現(xiàn)

路由器是網(wǎng)絡層的互聯(lián)部件，可提供比網(wǎng)橋更豐富、靈活的網(wǎng)絡互聯(lián)功能，是目前使用最多的網(wǎng)絡互聯(lián)部件之一。路由算法是用軟件方法實現(xiàn)路由的功能。

路由算法的工作原理及操作過程主要包括下面幾點。

①接收數(shù)據(jù)包，并將數(shù)據(jù)包進行分解。當路由器接收到數(shù)據(jù)包之后，要先驗證其合法性，然后把報頭、報文和校驗字節(jié)分離開來。最后再根據(jù)報頭的不同，選擇進行什么操作。

②對IP數(shù)據(jù)包進行處理。當接收到有效的報文時，路由器必須決定該數(shù)據(jù)是本地提交還是向前轉(zhuǎn)發(fā)。當IP廣播或多播時，也可能是一種混合的情況。對這些情況的判斷，主要根據(jù)下面三個規(guī)則進行處理：

*當IP數(shù)據(jù)包中有一個源路由選項時，它將被轉(zhuǎn)發(fā)而不進行本地提交；

*當IP目的地址或其非轉(zhuǎn)發(fā)多播地址中的某一個地址與數(shù)由器的某個端口地址相符時，將進行地提交；

*當IP目的地址是一個廣播地址，或者是個既要轉(zhuǎn)發(fā)又要本地提交的多播地址時，將同時進行兩個操作。

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