电力线MAC/PHY集成收发器INT51X1及其应用

Ｉ／ＧＰＳＩ接口与ＩＮＴ５１Ｘ１传输数据时，数据帧格式如下：

〈帧间间隔〉〈前导码〉〈定界符〉〈ｄａｔａ〉〈帧校验序列〉

其中前导码为５６位"１"、"０"相间的数字序列，用于同步；１个字节的定界符规定为Ｄ５Ｈ；ｄａｔａ数据格式遵循ＩＥＥＥ８０２．３标准?最后的帧校验序列为４字节的ＣＲＣ校验结果。

主机通过ＭＤＩ可以方便地访问ＩＮＴ５１Ｘ１内部的控制／状态寄存器，从而完成对ＩＮＴ５１Ｘ１的设定以及对ＩＮＴ５１Ｘ１实时运行状态的监视。ＩＮＴ５１Ｘ１的控制／状态寄存器均为１６ ｂｉｔ寄存器。状态寄存器可实时反映链路状态、传输速率、前导码判决、自动协商、模糊检测等信息，控制寄存器的定义如图２所示，由图２可见，通过控制寄存器可实现许多功能。

上电后，ＩＮＴ５１Ｘ１的初始化通过ＳＰＩ接口读取预先写入Ｅ２ＰＲＯＭ的数据来完成。

除上述主要功能特点外，ＰｏｗｅｒＰａｃｋｅｔ的安全性能也非常完善，它采用ＤＥＳ的５６位密钥管理方式，除ＩＮＴ５１Ｘ１设定的缺省密钥外，还可以由用户自定义密钥，从而确保电力线传输的可靠安全。

２　ＩＮＴ５１Ｘ１引脚说明

ＩＮＴ５１Ｘ１ 采用μＢＧＡ封装，有１４４引脚，芯片供电电压为３．３Ｖ，芯片内核供电电压为１．５Ｖ。ＩＮＴ５１Ｘ１有ＵＳＢ、ＰＨＹ、ＨＯＳＴ／ＤＴＥ三种工作模式，部分复用信号引脚因模式不同，其功能定义也不同。以ＨＯＳＴ／ＤＴＥ模式为例，其信号引脚定义如下：

（１）ＭＩＩ接口引脚的功能

ＭＩＩ－ＲＸ０～ＭＩＩ－ＲＸ３：接收数据线；

ＭＩＩ－ＲＸＣＬＫ：接收时钟线；

ＭＩＩ－ＲＸＤＶ：接收数据有效端；

ＭＩＩ－ＲＸ－ＥＲ：接收错误指示端；

ＭＩＩ－ＣＯＬ：冲突检测；

ＭＩＩ－ＴＸ０～ＭＩＩ－ＴＸ３：发送数据线；

ＭＩＩ－ＴＸＣＬＫ：发送时钟；

ＭＩＩ－ＴＸＥＮ：发送使能；

ＭＩＩ－ＣＲＳ：载波侦听；

ＭＩＩ－ＴＸ－ＥＲ：发送错误。

（２）ＭＤＩ接口引脚的功能

ＭＩＩ－ＭＤＩＯ：管理数据输入输出；

ＭＩＩ－ＭＤＣＬＫ：管理数据Ｉ／Ｏ时钟；

ＳＰＩ：接口引脚；

ＳＰＩ－ＤＯ：通过该端可将数据输出至Ｅ２ＰＲＯＭ；

ＳＰＩ－ＤＩ：数据从Ｅ２ＰＲＯＭ读入；

ＳＰＩ－ＣＬＫ：ＳＰＩ时钟；

ＳＰＩ－ＣＳ：选通Ｅ２ＰＲＯＭ。

芯片中的其它信号线在三种模式中都相同，其中模拟前端ＡＦＥ的控制／数据线２６条（包括ＡＤＣ输入、ＤＡＣ输出、运放的ＡＧＣ控制等）、ＬＥＤ线３条、ＪＴＡＧ线５条、时钟２条、测试线２条、以及多条电源和地线；三种模式的选择可由ＭＯＤＥ０和ＭＯＤＥ１两个引脚的状态来决定。

限于篇幅，关于引脚的详细信息在此不再详述，有兴趣者可查阅相关资料。

３　ＩＮＴ５１Ｘ１在电力线通信中的应用

作为一款电力包集成收发器，ＩＮＴ５１Ｘ１能利用高频特性恶劣的电力线来实现高速数据传输。由于本芯片高度集成了电力包的数据处理功能及对外相关接口，因此，使用时仅需进行简单的初始化而不需复杂的编程，使用非常方便。现以笔者开发的中压配电网ＯＦＤＭ通信系统的研究为例来介绍ＩＮＴ５１Ｘ１的应用。

３．１ 模式选择

通过对ＩＮＴ５１Ｘ１的引脚ＭＯＤＥ０和ＭＯＤＥ１的设置，可以选择ＩＮＴ５１Ｘ１ ＵＳＢ、ＰＨＹ或ＨＯＳＴ／ＤＴＥ等工作模式，具体选择方式如表１所列。
表1 工作模式选择方法

ＵＳＢ模式实际是将ＩＮＴ５１Ｘ１视为一个ＵＳＢ装置与ＵＳＢ主机相连。ＰＨＹ模式则是将ＩＮＴ５１Ｘ１等效于一个以太网的物理层设备ＰＨＹ与微处理器或以太网控制器连接。ＨＯＳＴ／ＤＴＥ模式将ＩＮＴ５１Ｘ１视为一个网络主机或一个数据终端，然后通过ＭＩＩ接口与以太网ＰＨＹ或其它数据装置相连。这样，ＩＮＴ５１Ｘ１就充当了以太网和电力线网之间的网桥，从而将那些数据装置接入电力线网络。

该设计的应用目的是要利用中压电力线沟通中压配电网上的所有配电自动化装置，从而构建配电网自动化的通信网络。显然，本设计应选择ＨＯＳＴ／ＤＴＥ模式。

３．２ 通信终端设计

该配电自动化装置应配备在配电网沿线各处，其任务是采集配电线路和各种电力设备的运行参数并将其送往配电