用51兼容芯片PL3200设计直序扩频平台

文章摘要：PL3200对扩频数据采用QPSK调制方式，其载波中心频率为120kHz，伪随机码速率可达到30kbps和15kbps。根据伪随机码的速率不同，数据速率可达到1kbps和500bps。由于该芯片采用了63位的Gold/Kasami序列，从而实现了码分多址，其地址数目最多可达40个，其中32个Gold序列，8个Kasami序列，由于使用了扩频技术，可使各地址之间的干扰减到最小。载波通信单元每次由收态转为发态后，CPU应在4ms内将新的待发数据填入到SSC_BUF寄存器中，否则硬件将会在4ms后，自动由发态转为收态。载波通信单元处于发态时，应该在每次发送缓冲标志为空时，立即将新的待发数据填入SSC

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　　PL3200对扩频数据采用QPSK调制方式，其载波中心频率为120kHz，伪随机码速率可达到30kbps和15kbps。根据伪随机码的速率不同，数据速率可达到1kbps和500bps。由于该芯片采用了63位的Gold/Kasami序列，从而实现了码分多址，其地址数目最多可达40个，其中32个Gold序列，8个Kasami序列，由于使用了扩频技术，可使各地址之间的干扰减到最小。

　　载波通信单元每次由收态转为发态后，CPU应在4ms内将新的待发数据填入到SSC_BUF寄存器中，否则硬件将会在4ms后，自动由发态转为收态。载波通信单元处于发态时，应该在每次发送缓冲标志为空时，立即将新的待发数据填入SSC_BUF寄存器中。当最后一字节待发数据向SSC_BUF寄存器填入完毕后，CPU进行的数据交换过程结束。载波通信单元在全部数据发送完成后，会自动由发态转为收态(强制的由发态置为收态可能会导致最后一字节数据丢失)。在接收端，每次通信数据包正常接收完毕后，软件可以通过对载波通信状态寄存器(00H)的写操作，来强制通知接收逻辑重新开始新的数据帧搜索。

　　PL3200载波通信单元的具体设定，是通过对载波通信寄存器组(SSC Register Bank)不同地址的寄存器，写入对应的控制字来实现的。设定功能时，先向载波通信控制字地址选择寄存器(SSC_ADR)中写入选中的载波通信寄存器组的地址，再向载波通信控制字数据寄存器(SSC_DAT)写入设定的控制字。载波通信寄存器组(SSC Register Bank)各地址对应的寄存器如表1所列。
　　　　　　　　
　　在PL3200的载波通信寄存器组中，对地址为02H(载波通信控制寄存器1)、04H(伪随机码捕获门限寄存器)和05H(伪随机码精同步门限寄存器)进行写操作时，要取消写保护，才可以将数据写入对应的寄存器中。若对寄存器不再进行写操作时，应将写保护使能。取消写保护的方法是，用程序向SSC_ADR寄存器写入FFH，选中写保护寄存器的地址，再向SSC_DAT寄存器写入FFH，即可取消写保护，并由程序向相应的寄存器进行写操作。在对相应的寄存器进行完写操作后，由程序向SSC_ADR寄存器写入FFH，再向SSC_DAT寄存器中写入一非FFH的数据，写保护将会被使能。在载波通信寄存器组中，00H的寄存器用来指示载波通信单元处于收态还是发态，以及数据和帧头的接收发送标志；02H的寄存器可设置选择伪码的种类(Kasami码或是Gold码)、伪随机码的地址选择位(Kasami码可选8个地址，Gold码可选32个地址)以及伪随机码的速率(30K码速率或15K码速率)及由此确定的数据速率(1Kbps或500bps)；03H的寄存器用来设置伪随机码捕获的门限阈值，在载波通信单元为接收态时，设定本地与接收到的伪随机码序列相位同步的捕获门限值，硬件会按每个伪码周期对本地产生的伪码与接收到的伪码进行计算，计算的结果与门限值比较，若小于门限值将进行一次相位调整，调整幅度为半个伪码码元宽度，直到高于设定的捕获门限值时，才不再作调整，一般若伪码码率为30K时，捕获门限值将调整至40H左右；05H的寄存器用于设定在接收状态时，本地与发送端伪随机码序列相位同步的精同步门限值，当高于伪码捕获门限值时，将进行精同步调整，硬件可以识别本地伪码和接收到的伪码相位是超前还是滞后，从而进行向前或向后的相位调整，当小于设定的门限值时，认为精同步已经同步，将不再进行调整。

4 应用于扩频载波通信的设计

　　应用PL3200的扩频载波通信功能，设计一个数据收发平台。数据由PC机A的串口RS232发出，经MAX232电平转换后，送入芯片PL3200。在芯片中，先由扩展串口UART接收数据，经内嵌8051的控制处理，送入载波通信单元，对数据进行直接序列扩频，扩频后的信号经120kHz的载波频率调制后输出。 此信号经功率放大后可由线圈耦合到低压电力线上，实现电力线载波通信。在接收端，先通过线圈将电力线上的信号耦合出来，对信号进行滤波限幅，将限幅后的信号送入PL3200进行捕获、同步及解扩处理，经由内嵌8051的控制，由芯片的UART串口，经电平转换后，送到PC机B的RS232接口，进入PC机。反之，B的数据按相反的路径传送给A。整个平台的结构框图如图2所示。

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