本文选用SGS-THOMSON公司的电力线载波芯片ST7538，它是在 ST7536、ST7537基础上推出的一款为家庭和工业领域电力线网络通信而设计的半双工、同步/异步FSK调制解调器芯片。ST7538内部集成了发送和接收数据的所有功能[4]，通过串行通信，可以方便地与微处理器相连接，内部具有电压自动控制和电流自动控制，只要通过耦合变压器等少量外部器件即可连接到电力网中,可以在噪声频带很宽的信道环境下实现可靠通信。ST7538还提供了看门狗、过零检测、运算放大器、时钟输出、超时溢出输出、+5 V电源和+5 V电源状态输出等，大大减少了ST7538应用电路的外围器件数量,是一款功能强大、集成度很高的电力载波芯片，为家庭和工业环境应用而设计，采取了多种抗干扰技术。
1.2.3  硬件电路的设计
　 通信模块包括微处理器部分、载波部分、信号滤波部分和电力线信号耦合保护部分。整个通信模块各部分的连接如图2所示。

    微处理器选择ARM芯片，它与TTU的数据采集与处理模块通过串口进行通信，及时发送主站的命令以及传送TTU采集到的配变数据。
　 电力线载波芯片ST7538与微处理器之间通过SPI口进行通信，通过微处理器与ST7538的串口RxD、TxD和CLR/T可以实现微控制器与ST7538的数据交换。ST7538的工作模式由REG_DATA和RxTx的状态决定。微处理器与ST7538之间的通信采用同步方式，CLR/T作为参考时钟。ST7538处于接收数据状态时，RxTx为低，待发数据从TxD脚进入ST7538,时钟上升沿时被采样，并送入FSK调制器调制，调制信号经D/A转换、滤波和自动电平控制电路(ALC)，再通过差分放大器输出到电力线。ST7538处于接收数据状态时，RxTx为高，信号由模拟输入端RAI脚进入ST7538,经过一个带宽±10 kHz的带通滤波器，送入一个带有自动增益AGC的放大器。此信号再经过解调、滤波和锁相变成串行数字信号，输出给微处理器ARM。
　 信号滤波部分包括输入窄带滤波器和输出窄带滤波器两部分。输入滤波电路采用并联电流谐振电路，滤除指定频率以外的无用信号和噪声。输出滤波电路采用串联电压谐振电路，避免无用信号耦合到电力线上。
　 电力线信号耦合保护电路由功率放大器、输出保护匹配电路和输入增益平衡匹配电路3个基本部分组成，其耦合方式采用电容耦合。
2 配变监测终端通信模块的软件设计
2.1通信协议的制定
    通信模块的通信协议根据DNP3.0规约制定，数据链路层的数据采用一种可变帧长格式：FT3。一个FT3帧被定义为一个固定长度的报头，随后是可以选用的数据块，每个数据块附有一个16 位的 CRC 校验码。固定的报头含有两个字节的起始字，一个字节的长度(LENGH)，一个字节的链路层控制字 (CONTROL)，一个16位的目的地址，一个16位的源地址和一个16位的CRC校验码，其帧格式如表1所示。

    起始字：2字节，0x0564。
    长度：1字节，是控制字、目的地址、源地址和用户数据之和，255≥长度≥5。
    目的地址：2个字节，低字节在前。
    源地址：2个字节，低字节在前。
    用户数据：跟在报头之后的数据块，每16个字节一块，最后一个块包含剩下的字节,可以是1~16个字节。每个数据块都有一个CRC循环冗余码挂在后面。
    CRC循环冗余码：2个字节。在一个帧内，挂在每个数据块之后。
    控制字与功能码：通信控制字包含有本帧的传输方向，帧的类型以及数据流的控制信息。功能码的具体设定为:
    对于原发送方的帧：
    0：使远方链路复位
    1：使远方进程复位
    3：发送用户数据，须对方确认
    4：发送用户数据，不须对方确认
    9：询问链路状态
　     对于从方发送帧：
    0：肯定确认
    1：否定确认
    11：回答链路状态
2.2 通信模块的软件设计方案
　 通信模块平时工作在载波接收状态[5]，接收到一帧数据后解调给TTU数据采集端，TTU采集端接收并返回数据，数据调制后经电力线传给主站经解调后给采集终端。在规定的时间内RS485接收到数据时进行载波发送，数据发送结束后返回接收状态。若在规定的时间内RS485没有接收到数据也自动返回载波接收状态。通信模块的软件流程如图3所示。

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