调教 HomePlug AV电力线调制解调器策画与结尾

　　概要：本文先容了电力线上网的时期。详尽诠释怎么用INTELLON公司的INT6300策画一个200Mbps调教，适合HomePlug AV次序的电力线调制解调器，以及此电力线调制解调器的功能，秉性和用法。

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　　错误词：电力调制解调;HomePlug AV;PLC

　　电力线上网的优污点

　　电力线通讯Power line Communication简称“PLC”，是一种诳骗输电和供电的电力线进行高速数据传输的时期。

　　电力线传输的优点

　　电力线遍布城市和乡村，其笼罩面是任何网罗无法比较的，有益于电力线通讯(PLC)网罗的扩张。PLC通过电力线传输数据，不需要增设更多的明白及开辟，只需将调制解调器插入电力插座就不错通讯，使用浅显，资本便宜，有益于信息资源分享和家电上网。

　　PLC除了施工中的昭彰上风以外，在总体价钱上也存在上风。跟着市集的发展，昔时相对比较高的电力线上网IC价钱在渐渐的下落，现在PLC在单线资本上与xDSL、电缆调制解调器相当了。

　　在速率上，电力线上网流程14Mbps、85Mbps，现在照旧迎来了200Mbps的时期。200Mbps的带宽足以答允以后数字家庭的安全、解说、文娱等条目，是数字家庭理思的主干网罗。

　　电力线传输需要惩处的问题

　　因为电力线网罗策画的主义是为了传输电能，仅仅因近些年来市集的需求才算作家庭网罗的信息接入面目之一。电力线传输所存在昭彰的污点便是噪声大和安全性低的问题。尽管电力线不错算作高速通讯的一种备选介质，但电力系统的基础开辟并不具备提供高质地数据传输劳动的功能，家庭电器产生的电磁波会对通讯产生干豫。另外，剿袭电力线上网劳动，是一种分享带宽的时期，用户上网时的速率，取决于其时会有若干用户上网。如若好多用户同期上网，传输速率相对就较慢。

　　关于高速PLC时期的快速发展，列国反馈不一致。欧盟和好意思国政府已明确示意撑抓高速PLC时期的应用，把PLC跟其它通讯时期同等对待。日本条目高于10KHz频段的PLC开辟必须得到许可，在10KHz至450KHz频段边界内的PLC开辟无需取得许可，但需要进行公告。现在我国信息产业部还莫得制定PLC程序和颁发运营许可证。

　　HomePlug AV时期程序

　　HomePlug AV 是由电力线通讯时期限制的巨擘外洋机构—家庭插电定约(HomePlug)制定。此机构自2000年确立以来，陆续制定了一系列的PLC时期程序，包括HomePlug 1.0、HomePlug 1.0-Turbo、HomePlug AV、HomePlug BPL、HomePlug Command & Control，酿成了一套完满的PLC时期次序体系，基本上笼罩了扫数电力通讯时期的应用限制。

　　HomePlug AV是PLC关连音频-视频宽带家庭网罗的时期程序，它撑抓多个数据和视频流的分拨，包括遍布通盘家庭的高澄清度电视(HDTV)慈祥序澄清度电视(SDTV)，撑抓家庭文娱应用，包括HDTV和家庭影院。

　　HomePlug AV剿袭的基本时期特征是：HomePlug AV在物理层采器具有高档前向纠错、通谈预估和自顺应才气的OFDM。而在MAC层则概括使器具有QoS保证的TDMA时辰多址有序接入和CSMA竞争接入两种面目，并通过快速自动重发请求(ARQ)可靠传送。HomePlug AV撑抓TDMA和FDMA，即兼容时辰多址和频分多址，以便兼容BPL宽带接入。HomePlug AV前向兼容HomePlug 1.0。HomePlug AV契约桟撑抓多种表层契约，如802.3、 IP和UPNP。

　　HomePlug AV 电力线调制解调器硬件结构及策画重心

　　电力线调制解调器硬件

　　从硬件框图(图1)咱们不错看出，此决议是一个单芯片的决议。INT6300为INTELLON公司的内核为ARM926EJ-S 32位RISC处理器。系统的软件存储在大容量的SPI FLASH中。在此系统中，咱们选择的SPI FLASH容量大小为16Mbit。咱们不错确立系统动手时，动手代码存放在SPI FLASH中。当系统动手时，扫数的错误拷贝到SDRAM中。

图1 HomePlug AV电力线调制解调器硬件框图

　　INT6300有3种责任方式：MII PHY方式，MII MAC方式和PCI方式。在此，咱们确立INT6300责任为MII MAC方式。和REALTEK公司的PHY芯片赓续，提供一个RJ45接口连到用户的网口上。

　　I60是INTELLON公司策画的一个驱动IC。当网口过来的数字信号通过MII接口授到INT6300，INT6300里面的AFE(模拟前端)电路变为模拟信号，流程I60放大电路放大，流程耦合器耦合到电力线上。发送到电力线上的信号频率边界是：2MHz~28MHz。

　　电力线收受部分为一个LC的带通滤波电路。这个带通滤波的频率边界是2MHz~28MHz。流程带通滤波电路出来的信号送到INT6300的AFE接口，INT6300把模拟信号变为数字信号，通过MII接口送到RJ45上。

　　由于电力线是一种分享式的总线，因此INT6300应该责任在半双工方式下。即放射时，收受部分的电路不责任，收受时，放射部分不责任。

　　INT6300

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　　INT6300是INTELLON公司提供的一款都备适合HomePlug AV程序的电力线上网IC。剿袭OFDM调制方式撑抓1024/256/64/16/8-QAM，QPSK，BPSK和ROBO等多种调制方式。因此速率可达200Mbps。电力线信息剿袭128位AES加密面目，相对HomePlug 1.0次序剿袭的56位DES面目，安全性得到大大的擢升。

　　INT6300撑抓QoS经管。分为4级面目CAP(3-0)，CAP3优先级别最高，CAP0优先级别最低。CAP3优先级别可用于语音和网罗经管帧，CAP2优先级别可用于视频流和音乐，CAP1、0用于数据网罗通讯。

　　INT6300主要的应用方针为：分拨高澄清度电视(HDTV)慈祥序澄清度电视(SDTV);交互式电视(IPTV);WiFi，UWB和无线USB的主线传送;宽带高速率数据分拨;分享宽带因特网接入;音频和视频流过甚传送;引申无线LAN网的笼罩;网罗电话VoIP;PC文献和应用分享;打印机和外设分享;网罗和在线游戏;保安监视。

　　电力线调制解调器策画重心

　　在复位信号的飞腾沿，INT6300读取配置信息，正确竟然立我方的责任情景。

　　在此，咱们确立HM_SEL[1:0]=01，INT6300责任在MAC方式。BM_SEL=1，系统从SPI FLASH动手。CFG_SEL=1，SDRAM的配置信息来自SPI FLASH。

　　INT6300条目一个精准的系统时钟晶振电路(图2)。

图2 晶振时钟电路

　　晶振Y1选用基频晶振。如若选用了泛音晶振，可能起振后的频率不在37.5MHz这个频点上。当选用的晶振的精度不是很高的话，不错用C1来调换系统时钟的频率。R1提供DC反馈电压，R2铁心晶振的电流大小，R3铁心IC的AFE部分时钟输出电流，用于缩小辐射和减小振铃。

　　INT6300里面集成PLL电路倍频75MHz的系统主时钟产生数字处理条目的更高的时钟。PLL部分有单独的电源和地，因此条目外部电路提供滤波功能，尽量减小系统杂音耦合进PLL电路。这么PLL电路产生的时钟的抖动能降到最小。滤波电路如图3所示。

图3 PLL电源部分滤波电路

　　INT6300确立为MAC责任方式，在此方式下，INT6300提供4个情景灯带领系统的不同责任情景。系统情景责任表如表1所示。

　　疑望：当检测到电力线链路，电力线链路带领灯亮。如若INT6300开辟算作一个从站点即STA，带领灯将能干，带领电力线上极端据收受和发送。如若INT6300开辟算作一个主站点即CCO，带领灯常亮，即使极端据在电力线上收受和发送亦然常亮。

　　图4为电力线上传导的频谱秉性图。

图4 电力线传导频秉性图

　　从电力线传导频谱秉性图上，咱们不错澄清的看到咱们使用的频率边界是从2M到28M的边界。其中有一些开槽的部分是因为在制定HomePlug AV的次序时，为了电力线通讯的信号不干豫到业余无线电的信号而不容使用。因为INT6300剿袭OFDM编码面目，因此软件上很容易避弛禁用的频率。

　　电力线网罗的安全性及PUSH BUTTON的使用

　　电力线网罗安全

　　由于电力线网罗是一个绽放式的分享网罗，因此东谈主们比较关心电力线网罗上的数据安全性问题。

　　NEK—网罗加密键值(Network Encryption Key)。这个键值用于加密电力线网罗上的传输的数据。在电力线上传输的数据用NEK值，剿袭128bit-AES加密算法加密。如若两个居品的NEK值不相易，两个居品就不成通讯。这么归并个电力线上有不同的局域网。表1

　　NMK—网罗经管键值(Network Management Key)。一个键值对应一个HomePlug AV局域网。在归并个HomePlug AV局域网中的扫数成员，NMK值是相易的。主站点CCO用这个键值经管加入电力线局域网的从站点STA。NMK码由用户由PC上的经管软件输入大略PIB中的网罗密码产生。

　　当一个电力线网罗居品上电后，它先扩张一个网罗的发现，然后决定它的下一步的动作。如若电力线上莫得和它NMK值相易的其它电力线网罗居品，它就声名我方为主站点CCO，恭候其它后上电的电力线网罗居品的加入央求。如若发现电力线上已有和我方NMK值相易的网罗居品，则声名我方为从站点STA。然后向CCO央求加入此VLAN。CCO分拨网罗号(NID)和开辟末端号(TEI)给新加入的居品。新加入的电力线居品取得CCO的授权后，不错和此VLAN内的任何开辟通讯。

　　PUSH BUTTON键的使用

　　使用网罗密码经管在许多时候使东谈主感到不便捷，因此INT6300使用一种称作PUSH BUTTON的时期。这个功能和无线居品中的PUSH BUTTON的功能雷同。图5是咱们居品的使用场景。

图5 PUSH BUTTON 使用场景

　　使用场景一：假定STA A和STA B构成一个HomePlug AV局域网，咱们称为AVLN AB。STA C的NMK和STA A及STA B的NMK不相易。但STA C思加入AVLN AB中。咱们按STA A或STA B的PUSH BUTTON键小于3秒钟。然后立地按STA C的PUSH BUTTON键小于3秒钟。此时，咱们称STA A/B为加者(Adder)，STA C为加入者(Joiner)。这时酿成一个新的HomePlug AV局域网咱们称为AVLN ABC。

　　这个网罗使用AVLN AB的NMK经管网罗成员。

　　使用场景二：假定STA A和STA B构成一个HomePlug AV局域网，咱们称为AVLN AB。假定STA C和STA D构成一个HomePlug AV局域网，咱们称为AVLN CD。

　　如若STA C思加入AVLN AB。按住STA C的PUSH BUTTON键大于10秒钟。复位STA C的NMK值到一个巧合值。这么AVLN CD这个网罗就不存在了。现在的情况和场景逐个样。按住STA A或B的PUSH BUTTON键小于3秒钟，然后按STA C的PUSH BUTTON键小于3秒钟。这时酿成AVLN ABC网罗。新网罗的NMK值为AVLN AB的NMK值。

　　结语

　　在本文中详尽发扬了怎么基于INT6300芯片策画一款适合HomePlug AV次序的电力线调制解调器，以及此居品的秉性和功能。咱们能看到宽带电力线通讯时期应用的限制甚广，不需要另外布线，装置便捷等特色越来越受到群众的爱重。跟着数字家庭市集的动手，咱们有意义折服宽带电力线通讯会和无线WiFi，xDSL一谈成为数字家庭主干网的选择之一，在异日的数字家庭的市集上三分天地。

　　参考文献：

　　1、 HPAV-White-Paper. PDF

　　2、 HomePlug AV Technical Overview. PDF

　　3、 INT6300 Technical Reference Manual. PDF调教