TI 基于Concerto 双核MCU 的PRIME 电力线通信数据集中器方案

关键字：应用 通信 电力 Intel IPC 

Jeanne Yi  

MCU SAE Team 

摘要 

本文档介绍了采用C2000 系列双核（CM3+C28x）微控制器实现的，基于PRIME 标准的电力线通信（PLC）数据集中器方案。本方案通过一颗Concerto MCU 加SDRAM 实现完整的PRIME 协议栈，提供波特率115200bps 的UART 异步串行端口给客户端主机进行网络管理及数据通信，为需要低成本实现数据集中器功能的场合提供了有效的解决方案。 

简介 

PRIME - PoweRline Intelligent Metering Evolution 标准是由西班牙Iberdrola 电力公司联合有关的 PLC 芯片、系统、电表等厂商，为窄带 PLC 电力线通信制定的远程抄表技术标准，包括物理层和MAC 层的数据传输标准。该技术的协议开放，实施无版权费用，不同厂商的产品能够实现互联互通。TI 采用低成本的 DSP 控制器，以软件的方式来实现 PRIME 协议，相较其他厂商以专用芯片ASIC 的实现方式，提高了应用的灵活性。 

事实上，早前TI 已经采用OMAP1808 实现了PRIME 数据集中器的完整功能。本文介绍的方案，主要是将OMAP 平台的DC 方案移植到单芯片Concerto 上，实现一颗芯片完成PRIME 的上层和底层MAC 协议以及物理层协议，适用于低成本的嵌入式数据集中器应用，因此，我们也把该数据集中器方案简称为EDC，即Embedded Data Concentrate。

OMAP1808 平台的 DC 方案基于 Linux 操作系统，而本 EDC 方案基于 TIRTOS 操作系统，上层和下层MAC 通信采用内部数据共享，不但系统精简很多，占用资源少，而且数据更加可靠，除了没有TCP/IP 接口之外，所能管理及连接的节点数量与OMAP 平台的DC 方案无异。  

1 EDC 系统架构 

本方案采用 Concerto 系列芯片 F28M35H52C1 作为主芯片，处理 PRIME 协议的 UPPER MAC 及LOW MAC, PHY 层协议。F28M35H52C1 是一款双核的MCU，它内部包含了Cortex m3 主系统和TI C28x 控制子系统两个MCU 系统，每个系统分别有512KB 的Flash 空间，Cortex m3独立使用 32KB RAM，TI C28x 独立使用 36KB RAM，另外还有可配置使用权的 64KB 的共享RAM（在EDC 系统中全部被分配给C28x 使用）和2KB 的IPC  Message RAM。在EDC 系统应用中，Cortex m3 核工作主频为 75MHz，它负责处理 Upper  MAC 协议, C28x 核工作主频为150MHz，它负责处理 Low MAC 及 PHY 层协议，两个核之间通过 IPC 内部数据共享区机制进行通信。主芯片 MCU 外加一个 8M  Bytes 的 SDRAM，由 CM3 核进行访问，用来存储节点信息数据库等数据，目前系统使用的大小约为3M Bytes；另外有一个128KByts 的EEPROM，由C28x访问，用来存储系统掉电参数；模拟前端采用 TI AFE031，支持三相和单相连接，由 C28x 核通过SPI 接口对其进行控制。系统框图如图1 所示。其中，CM3  通过1 个GPIO 口控制一个LED，在系统正常工作时以 1Hz 频率进行显示；C28x 通过 3 个 GPIO 控制另外三个 LED，分别指示C28x 工作状态及PLC 通信状态。