PL2101实现的低压电力线载波通信接口扩展

　　早期的低压电力线载波通信芯片的接口电路相对复杂、抗干扰能力差，且多为国外产品，性价比低，因此，单片机系统较少采用低压电力线载波通信。随着通信技术的发展，新型低压电力线载波通信接口芯片解决了以上缺点，使得单片机系统采用低压电力线载波通信变得简单易用。

　　PL2101简介

　　PL2101采用二相相移键控，载波频率120KHz，带宽15KHz，传输速率500bps。它由单一的+5V电源供电，与单片机的接口简单，外围模拟发射/接收电路也较简单，工作时无需外接模拟混频器。PL2101内置有5种实用的功能电路：时钟电路、32 Bytes SRAM、电压监测、看门狗定时器及复位电路。其中，时钟与SRAM在主电源掉电后可由3V备用电池供电继续工作。

　　采用PL2101扩展单片机低压电力线载波通信接口

　　硬件电路设计

　　PL2101的半双工收发控制端、HEAD（数据同步端）、RXD_TXD （半双工数据收发、数据输入/输出端）引脚用于与单片机、DSP处理器收发数据，实现低压电力线载波通信功能；PL2101内部的寄存器采用标准I2C接口（由SCL、SDA引脚组成进行操作；另外，PL2101的 WDI（看门狗计数器清零输入端）、 RESET（上电及看门狗计数器溢出复位输出端）和PFo（电源掉电指示端）用于单片机对PL2101的工作状态监测。

　　采用PL2101为MSP430单片机扩展低压电力线载波通信接口的原理。PL2101和MSP430F149的接口部分，PL2101的外围模拟发射/接收电路可参考芯片手册的典型电路。使用MSP430F149的P1口与PL2101的8个引脚连接。使用MSP430F149具有中断功能的 P1口的引脚P1.6连接HEAD，以实现在中断方式下发送/接收PL2101的数据；由于MSP430F149未集成I2C总线接口，因此，MSP430F149通过P1.2、P1.3引脚软件模拟I2C时序来访问PL2101的内部寄存器；另外，由于MSP430F149采用3.3V逻辑电平，PL2101采用5V COMS逻辑电平，因此不能直接连接引脚，需要进行电平转换。

　　数据收发软件设计

　　MSP430F149只需对P1口操作就可以通过PL2101进行数据收发，实现与其它单片机的低压电力线载波通信。

　　单片机对PL2101的发送/接收数据工作时序。当PL2101相对单片机处于发射态时，PL2101由 HEAD的上升沿对内部解调的数据进行锁存输出，外部单片机可在HEAD的下降沿后读取PL2101从电力线接收到的数据。而当PL2101处于接收态时，PL2101在 HEAD的上升沿对RXD_TXD的数据进行锁存，可让外部单片机在 HEAD的下降沿后将数据置于RXD_TXD引脚，由PL2101发送到电力线上。

　　MSP430F149接收数据流程。程序采用子程序形式，采用中断方式接收数据。MSP430F149发送数据流程与接收流程相似，可以看出，通过PL2101发送/接收数据的软件设计比较简单。

　　PL2101配置及监控软件设计

　　PL2101的配置通过对其内部寄存器的操作来实现。PL2101上电复位后，除写保护寄存器外，其它寄存器均处于写保护状态。单片机系统对PL2101上电复位后，应先向PL2101的写保护寄存器写1xxx xxxx B以打开写保护，再按电网特性向捕获门限寄存器写入相关数据来配置PL2101。