用51兼容芯片PL3200设计直序扩频平台

表1 载波通信寄存器组(SSC Register Bank)

　　在PL3200的载波通信寄存器组中，对地址为02H(载波通信控制寄存器1)、04H(伪随机码捕获门限寄存器)和05H(伪随机码精同步门限寄存器)进行写操作时，要取消写保护，才可以将数据写入对应的寄存器中。若对寄存器不再进行写操作时，应将写保护使能。取消写保护的方法是，用程序向SSC_ADR寄存器写入FFH，选中写保护寄存器的地址，再向SSC_DAT寄存器写入FFH，即可取消写保护，并由程序向相应的寄存器进行写操作。在对相应的寄存器进行完写操作后，由程序向SSC_ADR寄存器写入FFH，再向SSC_DAT寄存器中写入一非FFH的数据，写保护将会被使能。在载波通信寄存器组中，00H的寄存器用来指示载波通信单元处于收态还是发态，以及数据和帧头的接收发送标志；02H的寄存器可设置选择伪码的种类(Kasami码或是Gold码)、伪随机码的地址选择位(Kasami码可选8个地址，Gold码可选32个地址)以及伪随机码的速率(30K码速率或15K码速率)及由此确定的数据速率(1Kbps或500bps)；03H的寄存器用来设置伪随机码捕获的门限阈值，在载波通信单元为接收态时，设定本地与接收到的伪随机码序列相位同步的捕获门限值，硬件会按每个伪码周期对本地产生的伪码与接收到的伪码进行计算，计算的结果与门限值比较，若小于门限值将进行一次相位调整，调整幅度为半个伪码码元宽度，直到高于设定的捕获门限值时，才不再作调整，一般若伪码码率为30K时，捕获门限值将调整至40H左右；05H的寄存器用于设定在接收状态时，本地与发送端伪随机码序列相位同步的精同步门限值，当高于伪码捕获门限值时，将进行精同步调整，硬件可以识别本地伪码和接收到的伪码相位是超前还是滞后，从而进行向前或向后的相位调整，当小于设定的门限值时，认为精同步已经同步，将不再进行调整。

4 应用于扩频载波通信的设计

　　应用PL3200的扩频载波通信功能，设计一个数据收发平台。数据由PC机A的串口RS232发出，经MAX232电平转换后，送入芯片PL3200。在芯片中，先由扩展串口UART接收数据，经内嵌8051的控制处理，送入载波通信单元，对数据进行直接序列扩频，扩频后的信号经120kHz的载波频率调制后输出。 此信号经功率放大后可由线圈耦合到低压电力线上，实现电力线载波通信。在接收端，先通过线圈将电力线上的信号耦合出来，对信号进行滤波限幅，将限幅后的信号送入PL3200进行捕获、同步及解扩处理，经由内嵌8051的控制，由芯片的UART串口，经电平转换后，送到PC机B的RS232接口，进入PC机。反之，B的数据按相反的路径传送给A。整个平台的结构框图如图2所示。

图2 数据载波通信框图

　　载波通信为总线方式通信，所以载波单元的常态必须设置为接收态，对载波模块可分配不同的通信地址。由于载波通信速率相对于主频低很多，为提高CPU效率，数据的接收和发送均设计为中断方式处理，每次进入中断，完成对数据接收或发送的处理操作。

　　按照数据的传送过程，用C语言编写芯片的控制程序，设计主程序流程如图3所示。

图3 主程序流程图

　　系统在上电后进入主程序，在主程序的延时阶段进行复位操作，随后进行资源初始化操作，对寄存器作初始化设置。为了防止程序因为意外原因而导致死机，PL3200专门设计了一套看门狗电路，当程序死机后，经过一段由寄存器控制的定时时间后，看门狗电路重新复位8051。所以，程序在运行时，每隔一段时间间隔，就要不断地复位看门狗电路。将复位看门狗电路的操作编成中断子程序，每隔一段时间后对变量赋值，复位看门狗电路，此即喂狗操作。在进行部分寄存器的初始化重置后，程序依次检查载波接收中断和串口接收中断。如有载波数据，则进入载波接收中断，将数据送入载波缓存数组，随后送串口发送。如有串口数据，则按照协议格式将数据取出，存入串口数据缓存数组，待数据接收完整后，进入载波发送中断，将缓存中的数据送载波发送，成功后将标志位清除。主程序再次进入循环，检测载波中断或串口中断。主程序对中断进行循环检测，直到有数据中断发生，进入中断处理程序。

　　当载波通信单元中断使能位有效时，CPU的中断2将会被配置成在载波通信中，用于数据字节发送或接收的中断。发生载波中断时，程序查询载波通信寄存器地址00H的bit0位：当该位为0时，进入载波接收状态；当该位为1时，进入载波发送状态。

　　载波接收中断的流程如图4所示。在载波接收的过程中，先要查询载波通信寄存器00H的帧头标志位，如收到帧头，且芯片处于等待接收状态，则接收数据的第一字节；如接收的不是帧头，则判断帧头是否已被接收，而继续接收后续字节。最后，将接收的数据送入载波数据缓存数组，如接收字节数超过设定值，则置接收成功位给串口，并清除正在接收状态位，结束载波中断，进入串口发送中断。