Jeanne Yi  

MCU SAE Team 

摘要 

本文檔介紹了采用C2000 系列雙核（CM3+C28x）微控制器實現的，基于PRIME 標準的電力線通信（PLC）數據集中器方案。本方案通過一顆Concerto MCU 加SDRAM 實現完整的PRIME 協議棧，提供波特率115200bps 的UART 異步串行端口給客戶端主機進行網絡管理及數據通信，為需要低成本實現數據集中器功能的場合提供了有效的解決方案。 

簡介 

PRIME - PoweRline Intelligent Metering Evolution 標準是由西班牙Iberdrola 電力公司聯合有關的 PLC 芯片、系統、電表等廠商，為窄帶 PLC 電力線通信制定的遠程抄表技術標準，包括物理層和MAC 層的數據傳輸標準。該技術的協議開放，實施無版權費用，不同廠商的產品能夠實現互聯互通。TI 采用低成本的 DSP 控制器，以軟件的方式來實現 PRIME 協議，相較其他廠商以專用芯片ASIC 的實現方式，提高了應用的靈活性。 

事實上，早前TI 已經采用OMAP1808 實現了PRIME 數據集中器的完整功能。本文介紹的方案，主要是將OMAP 平臺的DC 方案移植到單芯片Concerto 上，實現一顆芯片完成PRIME 的上層和底層MAC 協議以及物理層協議，適用于低成本的嵌入式數據集中器應用，因此，我們也把該數據集中器方案簡稱為EDC，即Embedded Data Concentrate。

OMAP1808 平臺的 DC 方案基于 Linux 操作系統，而本 EDC 方案基于 TIRTOS 操作系統，上層和下層MAC 通信采用內部數據共享，不但系統精簡很多，占用資源少，而且數據更加可靠，除了沒有TCP/IP 接口之外，所能管理及連接的節點數量與OMAP 平臺的DC 方案無異。  

1 EDC 系統架構 

本方案采用 Concerto 系列芯片 F28M35H52C1 作為主芯片，處理 PRIME 協議的 UPPER MAC 及LOW MAC, PHY 層協議。F28M35H52C1 是一款雙核的MCU，它內部包含了Cortex m3 主系統和TI C28x 控制子系統兩個MCU 系統，每個系統分別有512KB 的Flash 空間，Cortex m3獨立使用 32KB RAM，TI C28x 獨立使用 36KB RAM，另外還有可配置使用權的 64KB 的共享RAM（在EDC 系統中全部被分配給C28x 使用）和2KB 的IPC  Message RAM。在EDC 系統應用中，Cortex m3 核工作主頻為 75MHz，它負責處理 Upper  MAC 協議, C28x 核工作主頻為150MHz，它負責處理 Low MAC 及 PHY 層協議，兩個核之間通過 IPC 內部數據共享區機制進行通信。主芯片 MCU 外加一個 8M  Bytes 的 SDRAM，由 CM3 核進行訪問，用來存儲節點信息數據庫等數據，目前系統使用的大小約為3M Bytes；另外有一個128KByts 的EEPROM，由C28x訪問，用來存儲系統掉電參數；模擬前端采用 TI AFE031，支持三相和單相連接，由 C28x 核通過SPI 接口對其進行控制。系統框圖如圖1 所示。其中，CM3  通過1 個GPIO 口控制一個LED，在系統正常工作時以 1Hz 頻率進行顯示；C28x 通過 3 個 GPIO 控制另外三個 LED，分別指示C28x 工作狀態及PLC 通信狀態。