一種電力載波通信裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力載波通信裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前大部份的電力載波通信模塊不管是否需要通信，都始終處于監(jiān)聽狀態(tài)，全程監(jiān)聽電力線的載波信息，以便確認(rèn)是否需要進(jìn)行通信。隨著電力載波通信模塊的帶寬及處理速度的加快，始終處于監(jiān)聽狀態(tài)的模塊功耗越來越高。
[0003]有些電力載波通信模塊采用睡眠-喚醒-監(jiān)聽的方式，進(jìn)行降低功耗的處理，但是由于通信時(shí)基無法同步，喚醒周期及時(shí)間窗口不一致，所以主從設(shè)備需要復(fù)雜的同步及協(xié)調(diào)的機(jī)制，且任何一次的失步，就無法正常收發(fā)。即使通過很多技術(shù)手段，隨著時(shí)間的偏移、時(shí)鐘源特性的改變，仍然會(huì)使得主從設(shè)備難于在一段長時(shí)間的喚醒時(shí)間窗口同步。
[0004]目前大部份的電力載波通信模塊的通信請(qǐng)求，具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，即會(huì)在任一時(shí)刻發(fā)出通信請(qǐng)求，那么每次通信請(qǐng)求的同步序列碼會(huì)隨機(jī)分布在電力線工頻周期里面的任一時(shí)間點(diǎn)。通過目前通信的機(jī)制及原理可知，因?yàn)橥叫蛄写a無法增加太多的糾錯(cuò)解決的手段，而數(shù)據(jù)域可以通過各種糾錯(cuò)的機(jī)制，使得數(shù)據(jù)域的通信增益要大于同步序列碼的通信增益，而同步序列碼是否能夠有效檢出，又很大程度決定了一幀數(shù)據(jù)是否可以正常接收，所以如果能夠有效提高信號(hào)同步檢測有效性，即可提高整幀數(shù)據(jù)的靈敏度。
[0005]電力線工頻電壓過零點(diǎn)是一個(gè)天然的全網(wǎng)同步時(shí)基，該時(shí)基信號(hào)與時(shí)間、器件、環(huán)境參數(shù)均不相關(guān)，利于其特點(diǎn)，全網(wǎng)電力載波通信模塊均以過零信號(hào)來產(chǎn)生睡眠及喚醒的時(shí)基信號(hào)，可以不須借助其他附加的手段及方法，即可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間、高可靠、高穩(wěn)定的喚醒時(shí)間窗口同步。
[0006]同步序列碼是否有效檢出，是通信是否成功的前提條件，然而如果利用一些技術(shù)手段來保證同步序列碼跟數(shù)據(jù)域具備相同的通信增益，是不太現(xiàn)實(shí)的，因此利用電力線工頻電壓過零點(diǎn)附近具有對(duì)高頻信號(hào)干擾少、信號(hào)衰減小的天然特性，把工頻電壓過零點(diǎn)作為通信起始的時(shí)基點(diǎn)，使每一幀通信請(qǐng)求時(shí)，其同步序列碼均會(huì)落在電力線工頻電壓過零點(diǎn)的附近，從而得到了一部份的通信增益，有效提高通信成功率。
[0007]電力載波通信信道是一個(gè)總線式通信信道，所有電力載波通信模塊均通過高頻信號(hào)接收耦合電路并接在電力線上，那么針對(duì)每個(gè)電力載波通信模塊而言，均為一個(gè)負(fù)載，顯然，通過歐姆定理可知，隨著負(fù)載加重，高頻信號(hào)衰減越來越厲害，從而影響到通信的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種能有效降低總線式通信信道的負(fù)載，從而使得載波高頻信號(hào)衰減值小，且可降低電力載波通信模塊的功耗同時(shí)提高通信成功率的電力載波通信裝置及其控制方法。
[0009]本發(fā)明一種電力載波通信裝置，包括工頻電壓過零點(diǎn)檢測電路、電力載波通信處理模塊、載波高頻耦合電路和電子開關(guān)，其中，工頻電壓過零點(diǎn)檢測電路的一端并接入電力線，另一端的輸出方波信號(hào)管腳連接電力載波通信處理模塊的中斷管腳；電子開關(guān)一端并接入電力線，另一端的兩個(gè)接線端分別連接載波高頻耦合電路的兩管腳，且電子開關(guān)連接電力載波通信處理模塊的1使能端用于接收電力載波通信處理模塊的1使能信號(hào)；所述載波高頻耦合電路的另一端分別連接電力載波通信處理模塊的數(shù)據(jù)接收處理單元和數(shù)據(jù)發(fā)送處理單元。
[0010]所述的一種電力載波通信裝置的控制方法，其中，數(shù)據(jù)幀封裝為“同步序列碼+從機(jī)ID短地址+有效數(shù)據(jù)”，具體包括如下步驟:
步驟1、電力載波通信處理模塊處于休眠狀態(tài)，當(dāng)電力載波通信處理模塊接收到數(shù)據(jù)發(fā)送請(qǐng)求后，該電力載波通信處理模塊中斷管腳接收工頻電壓過零點(diǎn)檢測電路輸出的方波信號(hào)，檢測到方波信號(hào)過零點(diǎn)后上升或下降沿來臨時(shí)，該電力載波通信處理模塊從休眠狀態(tài)中被喚醒；
當(dāng)電力載波通信處理模塊進(jìn)入喚醒狀態(tài)后，在喚醒時(shí)間窗口內(nèi)完成硬件初始化工作，并發(fā)送1使能信號(hào)控制電子開關(guān)閉合，使載波高頻耦合電路并接入電力線，然后按預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)幀發(fā)送原則，由數(shù)據(jù)發(fā)送處理單元輸出待發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過載波高頻耦合電路加載至電力線中進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，電力載波通信處理模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，同時(shí)電力載波通信處理模塊發(fā)送1使能信號(hào)控制電子開關(guān)打開，切斷載波高頻耦合電路與電力線的連接；
步驟2、電力載波通信處理模塊處于數(shù)據(jù)接收監(jiān)聽中，該電力載波通信處理模塊中斷管腳接收工頻電壓過零點(diǎn)檢測電路輸出的方波信號(hào)，檢測到方波信號(hào)過零點(diǎn)后上升或下降沿來臨時(shí)，該電力載波通信處理模塊從休眠狀態(tài)中被喚醒；
當(dāng)電力載波通信處理模塊進(jìn)入喚醒狀態(tài)后，在喚醒時(shí)間窗口內(nèi)完成硬件初始化工作，并發(fā)送1使能信號(hào)控制電子開關(guān)閉合，使載波高頻耦合電路并接入電力線，同時(shí)電力載波通信處理模塊啟動(dòng)監(jiān)聽同步序列碼，當(dāng)電力載波通信處理模塊監(jiān)測到同步序列碼后，再接收從機(jī)ID短地址，并判斷該從機(jī)ID短地址與電力載波通信處理模塊自身的ID短地址是否匹配，如果匹配，那么電力載波通信處理模塊開始接收有效數(shù)據(jù)，直至接收到完整的數(shù)據(jù)幀后，電力載波通信處理模塊重新進(jìn)入休眠狀態(tài)，反之，電力載波通信處理模塊直接進(jìn)入休眠狀態(tài)，該電力載波通信處理模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)的同時(shí)發(fā)送1使能信號(hào)控制電子開關(guān)打開，切斷載波高頻耦合電路與電力線的連接。
[0011]本發(fā)明利用電子開關(guān)電路，在電力載波通信處理模塊處于喚醒時(shí)間窗時(shí)，將高頻信號(hào)接收耦合電路并接入電力線，而在電力載波通信處理模塊休眠時(shí)，切斷高頻信號(hào)接收耦合電路與電力線的連接，從而有效降低總線的負(fù)載，使得載波高頻信號(hào)衰減值??；同時(shí)，當(dāng)電力載波通信處理模塊處于休眠狀態(tài)下時(shí)，關(guān)閉相關(guān)外設(shè)及數(shù)據(jù)處理單元的工作，只保留工頻電壓過零中斷信號(hào)喚醒的功能，那么整個(gè)電力載波通信處理模塊的工作功耗可以非常低，當(dāng)喚醒后，電力載波通信處理模塊隨即開啟相關(guān)外設(shè)及數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)入完全工作的狀態(tài)。因此，通過喚醒-休眠-喚醒這樣地不斷反復(fù)循環(huán)，可以大大降低電力載波通信處理模塊的功耗。本發(fā)明利用同步序列碼在電壓過零附近傳輸，提高同步序列碼通信增益，從而提高電力線載波通信處理模塊的通信成功率。為了降低功耗，本發(fā)明在同步序列碼后設(shè)置從機(jī)ID短地址，通過該從機(jī)ID短地址的設(shè)定，有效避免由于主機(jī)與某個(gè)從機(jī)通信時(shí)，其他接收到的從機(jī)均完整地打開時(shí)間接收窗口，從而加大功耗的問題。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種電力載波通信裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為工頻電壓過零信號(hào)檢測示意圖；
圖3為數(shù)據(jù)接收順序示意圖；
圖4為本發(fā)明中數(shù)據(jù)接收處理流程圖；
圖5為本發(fā)明中數(shù)據(jù)發(fā)送處理流程圖。
[0013]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。
【具體實(shí)施方式】
[0014]由工頻電壓過零檢測電路輸出以工頻50/60HZ為周期、占空比為50%的方波信號(hào)，所有電力載波通信處理模塊約定以上述檢出的方波信號(hào)過零點(diǎn)的上升或下降沿來喚醒模塊，如圖2所示，工頻電壓過零點(diǎn)到Tll為電力載波通信處理模塊預(yù)置的喚醒時(shí)間窗口，在這個(gè)窗口時(shí)間內(nèi)，電力載波通信處理模塊會(huì)檢測同步頭及從機(jī)短地址ID，只有檢測到同步頭及從機(jī)短地址ID與本機(jī)的ID是匹配，才完全打開接收時(shí)間窗口，進(jìn)行完整數(shù)據(jù)幀的接收，該接收數(shù)據(jù)的時(shí)長由實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)幀的時(shí)長決定，在這個(gè)數(shù)據(jù)接收過程中，數(shù)據(jù)幀持續(xù)地接收直至完整的數(shù)據(jù)幀接收完，才切換進(jìn)入休眠狀態(tài)，不會(huì)受休眠時(shí)間窗口的影響，只有等完整的數(shù)據(jù)幀接收完成后方進(jìn)入休眠狀態(tài)；T11到下一個(gè)工頻電壓過零點(diǎn)為電力載波通信處理模塊休眠時(shí)間窗口，在不