本發(fā)明涉及通訊研究領(lǐng)域，特別涉及一種基于電力載波的通訊裝置及方法。
背景技術(shù)：
：目前電力載波的通信主要是應(yīng)用在并網(wǎng)逆變器上，現(xiàn)在的并網(wǎng)逆變器大多數(shù)沒有直接對(duì)上位機(jī)的通信，但在實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)需要對(duì)并網(wǎng)逆變器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，因此又必須要求與上位機(jī)進(jìn)行通信。為此，現(xiàn)在多采用串行通信方式進(jìn)行通信。當(dāng)并網(wǎng)逆變器數(shù)量較多時(shí)，其他通信方式會(huì)增加很多的通信線，導(dǎo)致布線的麻煩，成本的提高。為此，尋求一種可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)下位機(jī)與上位機(jī)通信，且不需要另外的通信線的通訊裝置和方法具有重要的實(shí)用價(jià)值和研究意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于電力載波的通訊裝置，該裝置直接通過電力線實(shí)現(xiàn)多臺(tái)下位機(jī)與上位機(jī)通信，且不需要另外的通信線，可以用于光伏逆變器與上位機(jī)之間的通信。本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于上述通訊裝置的通訊方法，該方法直接通過電力線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)和下位機(jī)的通信。本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于電力載波的通訊裝置，包括以RISE3501芯片為核心的控制模塊、載波接收電路、載波發(fā)送電路、載波信號(hào)耦合電路，載波信號(hào)耦合電路與電力線相連，所述控制模塊通過I2C的通信方式與微型逆變器主控板連接以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，交換的數(shù)據(jù)依次經(jīng)控制模塊、載波發(fā)送電路、載波信號(hào)耦合電路后發(fā)送到電力線，所述電力線攜帶的信息依次經(jīng)載波信號(hào)耦合電路、載波接收電路、控制模塊后發(fā)送到微型逆變器主控板。上述裝置基于電力載波，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)和下位機(jī)的通信。優(yōu)選的，所述RISE3501芯片中采用兩個(gè)I/O口模擬I2C通信中的SDA、SCL線，通過上述I/O口與微型逆變器主控板相連。微型逆變器主控板采集的功率、溫度等信息通過上述I/O口發(fā)送到RISE3501芯片。優(yōu)選的，所述載波接收電路包括三階帶通(BPF)濾波器和衰減控制電路，載波信號(hào)從載波信號(hào)耦合電路的輸出端TX_OUT接口進(jìn)入載波接收電路，依次通過三階帶通濾波器和衰減控制電路后進(jìn)入RISE3501芯片中的PCG_Vin接口引腳。優(yōu)選的，所述載波信號(hào)耦合電路包括一聚酯電容、耦合線圈和一TVS二極管(瞬態(tài)抑制二極管)，聚酯電容串接在電力線上交流電的一個(gè)輸入端上，用來隔離50HZ交流電和通過有用的高頻載波信號(hào)，所述耦合線圈為1:1的耦合線圈(2.2mH)以傳輸有用的載波信號(hào)，同時(shí)隔離高壓；所述TVS二極管并聯(lián)在耦合線圈的后方，以防止快速?zèng)_擊，保護(hù)后端電路。優(yōu)選的，所述通訊裝置內(nèi)還包括一過零檢測(cè)電路，該過零檢測(cè)電路與RISE3501芯片連接，用于判斷相位。一種基于上述通訊裝置的通訊方法，包括步驟：微型逆變器主控板將采集到的環(huán)境信息和工作狀態(tài)信息發(fā)送到以RISE3501芯片為核心的控制模塊，控制模塊依次通過載波發(fā)送電路、載波信號(hào)耦合電路后發(fā)送到電力線，電力線與集中器相連；多臺(tái)微型逆變器主控板有序的給集中器發(fā)送各自運(yùn)行的信息；電力線攜帶的信息依次經(jīng)載波信號(hào)耦合電路、載波接收電路、控制模塊后發(fā)送到微型逆變器主控板；在上述信息傳輸過程中，從機(jī)采用以幀發(fā)送的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：[起始幀，從機(jī)ID，數(shù)據(jù)1，……數(shù)據(jù)m，結(jié)束幀]，當(dāng)當(dāng)前從機(jī)接收到主機(jī)發(fā)來自己對(duì)應(yīng)的識(shí)別符時(shí)，從機(jī)會(huì)按上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的順序發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)其他從機(jī)接收到起始幀時(shí)，它們忽視后面收到的任何數(shù)據(jù)，直到接收到結(jié)束幀。從而可避免由于從機(jī)誤判而導(dǎo)致通訊錯(cuò)亂的情況。具體的，微型逆變器主控板將采集到的環(huán)境信息和工作狀態(tài)信息發(fā)送到電力線上，包括步驟：(1)正常工作時(shí)，微型逆變器主控板檢測(cè)與以RISE3501芯片為核心的控制模塊的連接狀態(tài)，如果沒有連接好，RISE3401芯片將不斷向微型逆變器主控板發(fā)送握手序列，直到握手成功；此時(shí)微型逆變器主控板向RISE3501芯片發(fā)送符合645規(guī)約的指令，將RISE3501芯片置于發(fā)送狀態(tài)；微型逆變器主控板采用一定時(shí)長的定時(shí)中斷，將采集的信息通過I2C的方式發(fā)送到RISE3501芯片上；(2)RISE3501芯片內(nèi)部的RX模塊接收I2C傳來的應(yīng)用數(shù)據(jù)包，并按照電力載波通訊EIA709.2物理層的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制信號(hào)，將調(diào)制好的電力載波信號(hào)經(jīng)過DAC_OUT引腳發(fā)送至載波發(fā)送電路；TX模塊用作解調(diào)來自電力線的信號(hào)，重組數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包協(xié)議包括EIA709.1網(wǎng)絡(luò)層控制協(xié)議以及EIA709.2的電力線物理層標(biāo)準(zhǔn)；(3)載波發(fā)送電路在保證載波信號(hào)不失真的情況下，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，然后將放大后的信號(hào)發(fā)送到載波信號(hào)耦合電路；(4)載波信號(hào)耦合電路用于隔離電網(wǎng)的50HZ工頻信號(hào)，而只能通過高頻的載波信號(hào)，然后將信號(hào)發(fā)送到電力線上。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：(1)通信線較少?，F(xiàn)有技術(shù)中至少需要兩根通訊線或者另外接通訊模塊，本發(fā)明可以直接通過電力線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。(2)多機(jī)通信便利。由于使用電力線通信，每個(gè)逆變器不需要額外的通信線，在多機(jī)工作的時(shí)候，監(jiān)測(cè)時(shí)，除去了繁雜的連線，提供了極大便利。(3)成本較低。對(duì)比傳統(tǒng)的可以遠(yuǎn)距離傳輸?shù)耐ㄐ欧绞饺鏩IGBEE等，本發(fā)明基于電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，需要的成本低。附圖說明圖1是本實(shí)施例通訊裝置的連接關(guān)系圖。圖2是本實(shí)施例中載波接收電路的電路圖。圖3是本實(shí)施例中載波信號(hào)耦合電路的電路圖。圖4是本實(shí)施例中過零檢測(cè)電路的電路圖。圖5是本實(shí)施例主機(jī)的流程圖。圖6是本實(shí)施例從機(jī)的主程序流程圖。圖7是本實(shí)施例從機(jī)的接收中斷程序流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例一種基于電力載波的通訊裝置，包括以RISE3501芯片為核心的控制模塊、載波接收電路、載波發(fā)送電路、載波信號(hào)耦合電路，載波信號(hào)耦合電路與電力線相連，控制模塊通過I2C的通信方式與微型逆變器主控板(DSP)連接以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，交換的數(shù)據(jù)依次經(jīng)控制模塊、載波發(fā)送電路、載波信號(hào)耦合電路后發(fā)送到電力線，所述電力線攜帶的信息依次經(jīng)載波信號(hào)耦合電路、載波接收電路、控制模塊后發(fā)送到微型逆變器主控板。本實(shí)施例采用的RISE3501芯片是52架構(gòu)的單片機(jī)，有高度集成性。RISE3501內(nèi)部集成了協(xié)議棧以及自動(dòng)路由方案，所以不需要編寫底層的協(xié)議算法。只需對(duì)RISE3501芯片的內(nèi)部寄存器進(jìn)行配置，即可實(shí)現(xiàn)電力載波通信的任務(wù)。其工作主要包括兩個(gè)部分，一部分是與DSP間的通訊，一部分是載波發(fā)送及接收。與DSP之間的通訊是利用兩個(gè)I/O口模擬成I2C通信中SDA、SCL線，從而與DSP進(jìn)行通訊。而載波發(fā)收及接送則是通過操作芯片內(nèi)部的特殊功能寄存器來實(shí)現(xiàn)功能。參見圖2，本實(shí)施例載波接收電路包括三階帶通(BPF)濾波器和衰減控制電路，載波信號(hào)從TX_OUT進(jìn)入，通過三階帶通濾波器和衰減控制電路進(jìn)入RISE3501-PCG_Vin接口引腳。圖中CA控制為RISE3501增益控制引腳，當(dāng)進(jìn)入RISE3501信號(hào)過大時(shí)，CA控制使得信號(hào)在進(jìn)入芯片之前先進(jìn)行20dB的衰減處理。在本實(shí)施例所述載波發(fā)送電路中，載波模塊工作電平為12V，載波發(fā)送信號(hào)控制寄存器由底層軟件配置，DAC_XDAC_OUT芯片引腳輸出電平約為1.34Vpp，經(jīng)過后續(xù)放大電路后，TX_OUT輸出電平在空載情況下有10Vpp輸出；增加負(fù)載至1歐時(shí)，輸出電平達(dá)到2～3Vpp左右；實(shí)際輸出信號(hào)大小根據(jù)負(fù)載不同而有所差異。載波信號(hào)經(jīng)過放大后通過耦合電路直接被發(fā)送到電力線上。其中，TX_EN_CTRL、DAC_XDAC_OUT為RISE3501引腳，該引腳由微處理底層控制。參見圖3，本實(shí)施例載波信號(hào)耦合電路包括一聚酯電容、耦合線圈和一TVS二極管，交流電的輸入端L先串聯(lián)一個(gè)0.22uF/275V聚酯電容，用來隔離50HZ交流電和通過有用的高頻載波信號(hào)。并用一個(gè)1:1的耦合線圈(2.2mH)以傳輸有用的載波信號(hào)，同時(shí)起到隔離高壓作用，讓大部分高壓將在聚酯電容上，使后面的電路不帶高壓以保護(hù)人身安全。TVS二極管防止快速?zèng)_擊，保護(hù)后端電路。參見圖4，本實(shí)施例過零檢測(cè)電路都是正過零導(dǎo)通，50HZ/220V交流信號(hào)經(jīng)過過零檢測(cè)電路的正過零延時(shí)為0.6ms，60HZ/110V交流信號(hào)經(jīng)過過零檢測(cè)電路的正過零延時(shí)為0.75ms。如果該電路硬件參數(shù)發(fā)生變動(dòng)，則需測(cè)試過零點(diǎn)檢測(cè)延時(shí)時(shí)間，測(cè)試延時(shí)時(shí)間不得超過1.3ms。過零檢測(cè)端口ZERO連到RISE3501對(duì)應(yīng)引腳，過零檢測(cè)電路用于判斷相位。本實(shí)施例中，一個(gè)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了多機(jī)通訊傳輸數(shù)據(jù)，這里多機(jī)通訊即實(shí)現(xiàn)在同一條電力線上，多臺(tái)微型逆變器主控板有序的給集中器(或上位機(jī))發(fā)送各自運(yùn)行的狀態(tài)，流程參見圖5。將微型逆變器稱為從機(jī)，而集中器(或上位機(jī))稱為主機(jī)。從電力載波通訊的角度來說，主機(jī)的主要任務(wù)是依次給各個(gè)從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并且接收從機(jī)傳來的數(shù)據(jù)。從機(jī)主要的任務(wù)是當(dāng)接收到主機(jī)特定的請(qǐng)求時(shí)，將數(shù)據(jù)通過電力線把數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)。對(duì)于主機(jī)，其在工作過程中，先初始化通訊設(shè)置，然后在開始并網(wǎng)工作時(shí)，發(fā)送第i個(gè)從機(jī)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，然后等待接收第i個(gè)從機(jī)的數(shù)據(jù)100ms。100ms后，如果正常接收到該從機(jī)的數(shù)據(jù)，則在上位機(jī)顯示該從機(jī)的運(yùn)行狀況，否則，在上位機(jī)顯示該從機(jī)失去連接。重復(fù)上述步驟，直到所有的從機(jī)均發(fā)送了數(shù)據(jù)請(qǐng)求。參見圖6、7，本實(shí)施例從機(jī)的通訊方法，包括步驟：S1：正常工作時(shí)，DSP檢測(cè)與以RISE3501芯片為核心的控制模塊的連接狀態(tài)，如果沒有連接好，RISE3401芯片將不斷向DSP發(fā)送握手序列，直到握手成功；此時(shí)DSP向RISE3501芯片發(fā)送符合645規(guī)約的指令，將RISE3501芯片置于發(fā)送狀態(tài)；DSP采用500ms的定時(shí)中斷，將采集的信息(功率、溫度等)通過I2C的方式發(fā)送到RISE3501芯片上。S2：RISE3501芯片內(nèi)部的RX模塊會(huì)接收I2C傳來的應(yīng)用數(shù)據(jù)包，并按照電力載波通訊EIA709.2物理層的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制信號(hào)，將調(diào)制好的電力載波信號(hào)經(jīng)過DAC_OUT引腳發(fā)送至載波發(fā)送電路；TX模塊用作解調(diào)來自電力線的信號(hào)，重組數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包協(xié)議包括EIA709.1網(wǎng)絡(luò)層控制協(xié)議以及EIA709.2的電力線物理層標(biāo)準(zhǔn)；S3：載波發(fā)送電路在保證載波信號(hào)不失真的情況下，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，然后將放大后的信號(hào)發(fā)送到載波信號(hào)耦合電路。RISE3501芯片的載波后信號(hào)輸出引腳DAC_OUT電平只有1.34Vpp左右。載波發(fā)送電路實(shí)際上就是保證載波信號(hào)在不失真的情況下，放大到10VPP左右。S4：載波信號(hào)耦合電路用于隔離電網(wǎng)的50HZ工頻信號(hào)，而只能通過高頻的載波信號(hào)，然后將信號(hào)發(fā)送到電力線上；S5：電力線上的信息經(jīng)過載波信號(hào)耦合電路、載波接收電路處理后發(fā)送到RISE3501芯片，RISE3501芯片對(duì)信息進(jìn)行處理，發(fā)送到DSP。載波接收電路主要是通過一個(gè)三階帶通濾波器將高頻和低頻的雜波濾出，然后通過CAGC引腳控制衰減電路，使到達(dá)RISE3501引腳的電壓不會(huì)過大。本實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)多機(jī)通訊傳輸數(shù)據(jù)，由于所有數(shù)據(jù)都在同一條數(shù)據(jù)線傳輸，為了防止從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，其他從機(jī)誤認(rèn)為是主機(jī)傳來的請(qǐng)求號(hào)，所以設(shè)置了以幀發(fā)送的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)如下表：表1從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)起始幀(ff)從機(jī)ID數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)3數(shù)據(jù)4數(shù)據(jù)5結(jié)束幀(ee)當(dāng)從機(jī)接收到主機(jī)發(fā)送的請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，先判斷數(shù)據(jù)中是否有自己對(duì)應(yīng)的識(shí)別符(從機(jī)ID)時(shí)，如果是，則從機(jī)會(huì)按上表的順序?qū)⒋鎯?chǔ)的數(shù)組數(shù)據(jù)按幀發(fā)送給主機(jī)。如果數(shù)據(jù)沒有自己的ID，則忽視后面收到的任何數(shù)據(jù)，直到接收到結(jié)束幀。這樣即可避免由于從機(jī)誤判而導(dǎo)致通訊錯(cuò)亂的情況。本發(fā)明所述的移動(dòng)終端包括但不限于移動(dòng)電話、口袋計(jì)算機(jī)(PocketPersonalComputer，PPC)、掌上電腦、計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、個(gè)人數(shù)字助理(PersonalDigitalAssistant，PDA)等。為了便于說明，僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分?？赏ㄟ^各種手段實(shí)施本發(fā)明描述的技術(shù)。舉例來說，這些技術(shù)可實(shí)施在硬件、固件、軟件或其組合中。對(duì)于硬件實(shí)施方案，處理模塊可實(shí)施在一個(gè)或一個(gè)以上專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、可編程邏輯裝置(PLD)、現(xiàn)場(chǎng)可編輯邏輯門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、電子裝置、其他經(jīng)設(shè)計(jì)以執(zhí)行本發(fā)明所描述的功能的電子單元或其組合內(nèi)。對(duì)于固件和/或軟件實(shí)施方案，可用執(zhí)行本文描述的功能的模塊(例如，過程、步驟、流程等)來實(shí)施所述技術(shù)。固件和/或軟件代碼可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并由處理器執(zhí)行。存儲(chǔ)器可實(shí)施在處理器內(nèi)或處理器外部。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲(chǔ)在一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3