PLC中继器的硬件设计 - 基于ZigBee的电力线通信中继器设计方案

　　2 PLC中继器的硬件设计

　　PLC中继器应用场景框图如图1所示：

　　

　　中继器链接在电力网络和ZigBee网络之间，转发不同网络之间的数据信息。

　　PLC中继器的硬件架构框图如图2所示：

　　

　　PLC中继器的核心模块为主控制处理器和ZigBee模块、中继器的主控制处理器是意法半导体公司生产的ST7590芯片。它带有8051内核，可以提供中继器基本的控制支持；它还带有SPI/USART接口，支持对外设的扩展。最重要的是，它还自带了支持PRIME协议的物理层/MAC层DSP处理芯片，以及电力线通信的模拟前端，使得ST7590非常具有可操作性，来满足智能电网的通信要求。它提供一个具有灵活性、可扩展性及未来性的电力线通信平台，可轻松适应各类智能电网的应刚需求和协议标准。

　　ZigBee模块采用的是德州仪器公司生产的CC2520芯片。CC2520是TI（德州仪器）的第二代ZigBee/IEEE 802.15.4射频收发器，工作于2.4 GHz频段。该芯片可以提供最先进的工业级应用，优越的链路估计，可以存-40Ω~125摄氏度下工作此外，CC2520提供了广泛的的硬件处理技术，支持帧处理、数据缓冲、突发传输、数据加密、数据验证、信道评估、链路质量指示和帧定时信息这些功能，减轻了主机控制器的负荷。存一个典型的系统中，CC2520将与ST7590一起完成中继操作。CC2520与ST7590的接口图如图3所示。

　　

　　我们使用ST7590的SPI通道与CC2520进行通信。CC2520的SCLK端口与 ST7590的SPICLK0相连，作为SPI的时钟信号。CC2520的SO端口与ST7590的SPIMIS00相连，CC2520的SI信号与 ST7590的SPIMIS10相连，CC2520的CSn与ST7590的nSS0相连，SCLK、SO、SI与CSn端口共同完成CC2520和 ST7590的SPI通信。CC2520的VREG_EN是CC2520的电源自检端口，与ST7590的GPI06相连，用来进行CC2520的启动确认。CC2520的GPIO0~GPIO5与ST7590的GPIO0~GPIO5相连，为ST7590的GPIO0~GPIO5提供中断源。

　　3 PLC中继器的软件设计

　　存硬件架构的基础上，我们进行了PLC中继器的软件设计。

　　在系统启动时，ST7590首先对控制器和CC2520等硬件驱动进行初始化操作。初始化成功后，指示模块灯亮，随后ST7590和CC2520进入各自的网络监听任务。

　　中继器的核心任务是不同协议的数据包转发功能，也就是ZigBee协议数据包的封装和解封装实现。如图4所示。

　　

　　首先，我们要定义两个中继器的ZigBee节点MAC层报头配置。

　　

　　其中，plc_destAddr、plc_srcAddr、plc_panld是本地ZigBee网络的目的节点地址、源节点地址和子网ID.