ti 基于concerto 双核mcu 的prime 电力线通信数据集中器方案

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1、简介PRIME-PoweRlineIntelligentMeteringEvoluTIon标准是由西班牙Iberdrola电力公司联合有关的PLC芯片、系统、电表等厂商，为窄带PLC电力线通信制定的远程抄表技术标准，包括物理层和MAC层的数据传输标准。该技术的协议开放，实施无版权费用，不同厂商的产品能够实现互联互通。TI 采用低成本的 DSP控制器，以软件的方式来实现PRIME协议，相较其他厂商以专用芯片ASIC的实现方式，提高了应用的灵活性。事实上，早前TI 已经采用OMAP1808实现了PRIME数据集中器的完整功能。本文介绍的方案，主要是将OMAP平台的DC方案移

2、植到单芯片Concerto上，实现一颗芯片完成PRIME的上层和底层MAC协议以及物理层协议，适用于低成本的嵌入式数据集中器应用，因此，我们也把该数据集中器方案简称为EDC，即EmbeddedDataConcentrate。OMAP1808平台的DC方案基于Linux操作系统，而本EDC方案基于 TIRTOS操作系统，上层和下层MAC通信采用内部数据共享，不但系统精简很多，占用资源少，而且数据更加可靠，除了没有TCP/IP接口之外，所能管理及连接的节点数量与OMAP平台的DC方案无异。1EDC系统架构本方案采用Concerto系列芯片F28M35H52C1作为主芯片，处

3、理PRIME协议的UPPERMAC及LOWMAC,PHY层协议。F28M35H52C1是一款双核的MCU，它内部包含了Cortexm3主系统和TI C28x控制子系统两个MCU 系统，每个系统分别有512KB的Flash空间，Cortexm3独立使用32KBRAM，TI C28x独立使用36KBRAM，另外还有可配置使用权的64KB的共享RAM（在EDC系统中全部被分配给C28x使用）和2KB的IPC MessageRAM。在EDC系统应用中，Cortexm3核工作主频为75MHz，它负责处理Upper MAC协议,C28x核工作主频为150MHz，它负责处理LowMA

4、C及PHY层协议，两个核之间通过IPC内部数据共享区机制进行通信。主芯片 MCU 外加一个8M Bytes的SDRAM，由CM3核进行访问，用来存储节点信息数据库等数据，目前系统使用的大小约为3MBytes；另外有一个128KByts的EEPROM，由C28x访问，用来存储系统掉电参数；模拟前端采用 TI AFE031，支持三相和单相连接，由C28x核通过SPI接口对其进行控制。系统框图如图1所示。其中，CM3 通过1个GPIO口控制一个LED，在系统正常工作时以1Hz频率进行显示；C28x通过3个GPIO控制另外三个LED，分别指示C28x工作状态及PLC通信状态。图

5、1 PRIMEEDC系统架构示意图2EDC方案特性傲壹电子(AO-Electronics)—电子元器件分销商，官网：www.aoelectronics.com中文网：www.aoelectronics.cn单芯片实现PLCPRIMEDC完整功能。提供UART接口与PC或用户HostProcessor进行通信，通信速率115200bps，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验。提供PC(Ubuntu LinuxOS)客户端软件进行模拟测试，客户端软件通过mgmt及IEC-432API接口与EDC上运行的服务器端进行通信，用户可参考这些客户端软件示例代码实现Host代码设计，客

6、户端软件包括：       ManagementtoolapplicaTIon        BasenodeconferencetoolapplicaTIon        IEC61334-4-32datatransferapplicaTIon         硬件设计保留C28x的SCIAUART通信接口，便于客户使用TI 提供的PC端ZCG工具软件，通过连接PC的COM口或USB-UART转接板至该接口来单独对PLCPHY层参数进行测试。3硬件设计3.1参考原理图硬件相关的原理图部分设计请参考图2，图3，图4所示。图2 主芯片MCU 参考设计原理图图3 SDRA

7、M及UART接口参考设计原理图图4  AFE031周边电路参考设计原理图3.2电路板EDC 电路板实物如图5及图6所示。电路板正面放置MCU,AFE031及变压器，电源IC等大部分器件，背面放置了一片SDRAM。MCU 芯片左上方的彩色线连接部分为UART通信接口及UART打印信息输出接口，左侧为15V供电输入接口及电表连接接口，该22pin接口按照中国国家电网《Q／GDW375.2-2009》标准第6.3.1节中对集中器载波模块的接口定义进行设计，其中的UART接口连接至 MCU CM3核的UART0；右侧黑胶布遮盖部分为外接三相电力线