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ST7536的電力載波網(wǎng)絡(luò)的路由算法研究
摘要：法國ST公司的ST7536是一個半雙工、同步FSK調(diào)制解調(diào)器芯片。它專為低壓電力線傳輸而設(shè)計，較好地克服了低壓電力載線波傳輸中的技術(shù)問題。但是在實際應(yīng)用中，電力載波網(wǎng)絡(luò)的通信距離均無大于其芯片的通信距離，所以必須使用相應(yīng)的算法來補償，從而更好地應(yīng)用于實際當(dāng)中。本文介紹一種簡單可行的路由算法。引言
隨著現(xiàn)代化進程的不斷發(fā)展，能夠大量節(jié)約人力物力的自動化系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，電力載波技術(shù)就是在這一形式下推出的一項技術(shù)。電力線載波（PLC）是電力系統(tǒng)特有的、基本的通信方式。電力線載波通信是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。由于使用堅固可靠的電力線作為載波信號的傳輸媒介，因此具有信號傳輸穩(wěn)定可靠、路由合理、可同時復(fù)用遠(yuǎn)動信號等特點，是唯一不需要線路投資的有線通信方式。電力線載波通信技術(shù)可以進行模擬（語音信號）或數(shù)字信息（如家居控制信號）的半雙工傳輸，可廣泛應(yīng)用于家居自動化、小型辦公室、家庭辦公室通信（如互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)部信件、游戲、音頻、視頻）等領(lǐng)域，具有節(jié)省費用、安裝方便、應(yīng)用廣泛等特點。
圖1
作為通信技術(shù)的一個新興應(yīng)用領(lǐng)域，電力載波通信技術(shù)以其誘人的前景及潛在的巨大市場而為全世界所關(guān)注，成為世界各大公司及研究單位爭相研究的熱點。國外許多著名公司和研究單位，如Intellon、Thomson、Atmel等，都在外此進行研究，并開發(fā)出相應(yīng)的器件和產(chǎn)品；而國內(nèi)的許多企業(yè)也緊隨國際步伐，在利用電力線傳輸信息，特別是在遠(yuǎn)程抄表及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)方面已逐步形成應(yīng)用研究的熱點。
1 ST7536簡介
ST7536是單芯片Modem，有28個引腳。ST7536芯片的集成度很高，只需要較少的外部元件來完成所有操作：1個晶振，4個電阻和5個電容。表1給出其各主要引腳的功能。
表1 ST7536主要引腳說明
說 明
1Rx/Tx發(fā)送或接收模式選擇輸入2RESET邏輯復(fù)位和電源關(guān)閉模式輸入，低有效5RxD同步接收數(shù)據(jù)輸出6CLR/T和功能模式相關(guān)的發(fā)送接收時鐘輸出7RxDEM解調(diào)后的數(shù)據(jù)輸出12TxD發(fā)送數(shù)據(jù)輸入15CHS信道選擇輸入16AFCF波特率選擇輸入17DVSS自動頻率控制輸出，連接外部補償電路19DEMI中間頻率濾波器輸出20AVSSFSK解調(diào)輸入24RAI接收模擬輸入25RxFO接收濾波器輸出26TXFI發(fā)送濾波器輸入（TEST4為高時被選中）27ALCI自動等級控制輸入28ATO模擬發(fā)送輸出ST7536屬于半雙工同步調(diào)制解調(diào)集成電路，采用低成本的同步FSK調(diào)制方式。它有兩種工作方式：接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。工作方式是由Rx/Tx控制輸入端決定的，數(shù)據(jù)的輸入輸出與時鐘相關(guān)聯(lián)。此時鐘信號由ST7536產(chǎn)生。當(dāng)ST7536工作于發(fā)送方式時，發(fā)送的數(shù)據(jù)（TXD）在時鐘的正沿被抽樣，然后進入FSK調(diào)制器。它的工作頻率是由時間基準(zhǔn)和控制邏輯來設(shè)定的。在正常工作狀態(tài)，信號混合電路決定送至發(fā)送濾波器的FSK調(diào)制信號。此濾波器是一開關(guān)型的電容帶通濾波器。
在接收方式時，信號通過接收模塊輸入端（RAI）進入，被接收信號經(jīng)過接收帶通濾波器濾波。接收濾波器與發(fā)送濾波器一樣，也是開關(guān)電容濾波器，也用自動頻率控制電路來將此濾波器設(shè)定于正確的工作頻率上。經(jīng)過放大之后，此接收信號頻率向下變換并經(jīng)中頻帶通濾波器濾波，得到的信號送至FSK解調(diào)器。中頻濾波器（IFQ）輸出和FSK解調(diào)器輸入（OEMI）間的耦合是由外部的電容來完成的，它濾除了失調(diào)電壓。時鐘恢復(fù)電路從FSK解調(diào)器的解調(diào)輸出中接收時鐘信號（CLR/T）。同步接收的數(shù)據(jù)在時鐘正沿被傳送。
ST7536的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。
ST7536符合DH028/29ENEL、歐洲CENELECEN50065-1標(biāo)準(zhǔn)以及美國的FCC規(guī)定。一個由ST7536作電力載波通信芯片的系統(tǒng)是由微處理器、接口電路和ST7536本身組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2 路由算法的實現(xiàn)
路由器是網(wǎng)絡(luò)層的互聯(lián)部件，可提供比網(wǎng)橋更豐富、靈活的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能，是目前使用最多的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)部件之一。路由算法是用軟件方法實現(xiàn)路由的功能。
路由算法的工作原理及操作過程主要包括下面幾點。
①接收數(shù)據(jù)包，并將數(shù)據(jù)包進行分解。當(dāng)路由器接收到數(shù)據(jù)包之后，要先驗證其合法性，然后把報頭、報文和校驗字節(jié)分離開來。最后再根據(jù)報頭的不同，選擇進行什么操作。
②對IP數(shù)據(jù)包進行處理。當(dāng)接收到有效的報文時，路由器必須決定該數(shù)據(jù)是本地提交還是向前轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)IP廣播或多播時，也可能是一種混合的情況。對這些情況的判斷，主要根據(jù)下面三個規(guī)則進行處理：
*當(dāng)IP數(shù)據(jù)包中有一個源路由選項時，它將被轉(zhuǎn)發(fā)而不進行本地提交；
*當(dāng)IP目的地址或其非轉(zhuǎn)發(fā)多播地址中的某一個地址與數(shù)由器的某個端口地址相符時，將進行地提交；
*當(dāng)IP目的地址是一個廣播地址，或者是個既要轉(zhuǎn)發(fā)又要本地提交的多播地址時，將同時進行兩個操作。
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