Jeanne Yi  

MCU SAE Team 

摘要 

本文檔介紹了采用C2000 系列雙核（CM3+C28x）微控制器實現(xiàn)的，基于PRIME 標(biāo)準(zhǔn)的電力線通信（PLC）數(shù)據(jù)集中器方案。本方案通過一顆Concerto MCU 加SDRAM 實現(xiàn)完整的PRIME 協(xié)議棧，提供波特率115200bps 的UART 異步串行端口給客戶端主機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理及數(shù)據(jù)通信，為需要低成本實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中器功能的場合提供了有效的解決方案。 

簡介 

PRIME - PoweRline Intelligent Metering Evolution 標(biāo)準(zhǔn)是由西班牙Iberdrola 電力公司聯(lián)合有關(guān)的 PLC 芯片、系統(tǒng)、電表等廠商，為窄帶 PLC 電力線通信制定的遠(yuǎn)程抄表技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括物理層和MAC 層的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)的協(xié)議開放，實施無版權(quán)費(fèi)用，不同廠商的產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通。TI 采用低成本的 DSP 控制器，以軟件的方式來實現(xiàn) PRIME 協(xié)議，相較其他廠商以專用芯片ASIC 的實現(xiàn)方式，提高了應(yīng)用的靈活性。 

事實上，早前TI 已經(jīng)采用OMAP1808 實現(xiàn)了PRIME 數(shù)據(jù)集中器的完整功能。本文介紹的方案，主要是將OMAP 平臺的DC 方案移植到單芯片Concerto 上，實現(xiàn)一顆芯片完成PRIME 的上層和底層MAC 協(xié)議以及物理層協(xié)議，適用于低成本的嵌入式數(shù)據(jù)集中器應(yīng)用，因此，我們也把該數(shù)據(jù)集中器方案簡稱為EDC，即Embedded Data Concentrate。

OMAP1808 平臺的 DC 方案基于 Linux 操作系統(tǒng)，而本 EDC 方案基于 TIRTOS 操作系統(tǒng)，上層和下層MAC 通信采用內(nèi)部數(shù)據(jù)共享，不但系統(tǒng)精簡很多，占用資源少，而且數(shù)據(jù)更加可靠，除了沒有TCP/IP 接口之外，所能管理及連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)量與OMAP 平臺的DC 方案無異。  

1 EDC 系統(tǒng)架構(gòu) 

本方案采用 Concerto 系列芯片 F28M35H52C1 作為主芯片，處理 PRIME 協(xié)議的 UPPER MAC 及LOW MAC, PHY 層協(xié)議。F28M35H52C1 是一款雙核的MCU，它內(nèi)部包含了Cortex m3 主系統(tǒng)和TI C28x 控制子系統(tǒng)兩個MCU 系統(tǒng)，每個系統(tǒng)分別有512KB 的Flash 空間，Cortex m3獨(dú)立使用 32KB RAM，TI C28x 獨(dú)立使用 36KB RAM，另外還有可配置使用權(quán)的 64KB 的共享RAM（在EDC 系統(tǒng)中全部被分配給C28x 使用）和2KB 的IPC  Message RAM。在EDC 系統(tǒng)應(yīng)用中，Cortex m3 核工作主頻為 75MHz，它負(fù)責(zé)處理 Upper  MAC 協(xié)議, C28x 核工作主頻為150MHz，它負(fù)責(zé)處理 Low MAC 及 PHY 層協(xié)議，兩個核之間通過 IPC 內(nèi)部數(shù)據(jù)共享區(qū)機(jī)制進(jìn)行通信。主芯片 MCU 外加一個 8M  Bytes 的 SDRAM，由 CM3 核進(jìn)行訪問，用來存儲節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)，目前系統(tǒng)使用的大小約為3M Bytes；另外有一個128KByts 的EEPROM，由C28x訪問，用來存儲系統(tǒng)掉電參數(shù)；模擬前端采用 TI AFE031，支持三相和單相連接，由 C28x 核通過SPI 接口對其進(jìn)行控制。系統(tǒng)框圖如圖1 所示。其中，CM3  通過1 個GPIO 口控制一個LED，在系統(tǒng)正常工作時以 1Hz 頻率進(jìn)行顯示；C28x 通過 3 個 GPIO 控制另外三個 LED，分別指示C28x 工作狀態(tài)及PLC 通信狀態(tài)。