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51兼容載波通信單片機(jī)PL3105的通信軟件設(shè)計
摘要：PL3105芯片是為智能儀表設(shè)計的專用SoC芯片，具有8051指令兼容的高速微處理器、直序擴(kuò)頻的載波通信等強(qiáng)大功能。本文介紹PL3105的主要特點(diǎn)及其載波通信原理，分析針對載波通信應(yīng)用的軟件設(shè)計方法。關(guān)鍵詞：PL3105 直接序列擴(kuò)頻 載波通信 軟件設(shè)計
引言
隨著嵌入式系統(tǒng)及集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，針對智能儀表應(yīng)用而設(shè)計的專用芯片獲得了長足發(fā)展。智能儀表一般要具備CPU單元、顯示單元、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)總線接口、A/D信號轉(zhuǎn)換、實時鐘、看門狗等功能。傳統(tǒng)的智能儀表設(shè)備在選定了CPU后，需要配置復(fù)雜的功能芯片及接口芯片，完成顯示驅(qū)動、外部程序存儲、數(shù)據(jù)存儲及其它要求功能。眾多的接口芯片導(dǎo)致儀表的體積大、成本高、功耗增加、可靠性降低；同時調(diào)試、維護(hù)困難。
為適應(yīng)智能儀表的應(yīng)用需要，針對某類產(chǎn)品的專用單芯片上系統(tǒng)SoC(System on Chip)解決方案獲得了巨大的發(fā)展機(jī)遇。國內(nèi)外各IC設(shè)計公司都針對不同領(lǐng)域、不同應(yīng)用需求推出了各自的SoC產(chǎn)品。具有8051指令兼容高速微處理器的SoC產(chǎn)品PL3105，采用最新的CMOS數(shù)/模混合工藝制造，是針對智能儀表行業(yè)應(yīng)用而推出的低成本、高性能的解決方案。
1 PL3105的主要特點(diǎn)
采用8051指令兼容的高速微處理器，軟件易于開發(fā)；具有8/16位雙模式ALU、8倍速于標(biāo)準(zhǔn)51，運(yùn)行速度快，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。圖1為PL3105的基本功能結(jié)構(gòu)方框圖。
針對智能儀表的應(yīng)用，PL3105內(nèi)部集成了2通道16位精度的∑—Δ調(diào)制A/D，LED（8×8筆劃式）/LCD（24×4筆劃式）顯示驅(qū)動模塊，2個UART，內(nèi)置1KB的RAM和16KB的E2PROM程序存儲器（采用ISP方式編程）；內(nèi)置低功耗實時鐘。同時集成了完善的電壓監(jiān)測，上電、掉電復(fù)位，看門狗電路，確保了工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行時系統(tǒng)的可靠性。
內(nèi)嵌的載波通信控制單元，使產(chǎn)品具備了在低壓電力線上組網(wǎng)、遠(yuǎn)程通信的強(qiáng)大功能；最低壓電力線載波通信接口專用芯片PL2101的升級，具有強(qiáng)抗帶內(nèi)同頻干擾能力，靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)嵌的CPU通過配置寄存器來實現(xiàn)對載波通信的控制，比PL2101芯片的接口方便，可靠性更高。
2 載波通信的工作原理
載波通信采用直接序列擴(kuò)頻的BPSK（Bipolar Phase Shift Keying）調(diào)制解調(diào)方式：將要發(fā)送的信息用偽隨機(jī)碼序列擴(kuò)展到較這的頻帶上，在接收端用同樣的偽隨機(jī)碼序列來進(jìn)行同步接收，恢復(fù)信息。接收的過程包括載波信號的捕獲和同步。
捕獲是接收模塊在擴(kuò)頻序列精確同步前，搜索接收信號，使接收信號的擴(kuò)頻序列與本地擴(kuò)頻序列在相位上進(jìn)入可同步保持的范圍之內(nèi)，即二者的相位在一個擴(kuò)頻序列碼元之內(nèi)。采用每次滑動步長為半個位的串行積分搜索方式，理論上最大捕獲時間需要29個數(shù)據(jù)位（15位P
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