1 体系介绍
铁路沿线的各站点都装设有用于照明的大型灯塔。现在对灯塔的操控一般选用集中操控办法，在操控室中运用多个闸刀对灯塔进行1对1操控。因灯塔和操控室常坐落铁路两边，所以施工较困难，并且电缆的出资大，主动化水平也不高。选用电力线载波通讯技能，在现成的电力线路上传输数据，无需装设通讯线路，也不占用无线通讯频道资源，可很好地处理这个问题。但因为电力线上存在高衰减、高噪声、高变形等问题，它不是一个抱负的通讯前言。因而要在电力线上完结牢靠的载波通讯，有必要选用根据扩频技能的抗搅扰能力强的电力线载波专用Modem芯片来规划铁路灯塔操控体系。
铁路灯塔操控体系由一个主站和若干个子站构成，主站和子站挂接在单相或三上低压电力线上。主站装置于操控室内，子站装置于各灯塔底座的操控箱内。主站和子站以扩频电力线载波通讯办法完结数据交换。
体系中站和子站的载波通讯网络接口操控器选用美国Intellon公司的SSCP300芯片。该芯片是一个高度集成的电力线收发器和信道存取接口，供给了 CEBus（用户电子总线）总线规范。CEBus是EIA（美国电子工业协会）拟定并公布的一种通讯规范，现在为EIA-600。CEBus规范是一种使用于网络的开放式通讯协议，选用节点到节点的通讯办法，数据传输速率为10kbps。CEBbus协议选用ISO/OSI协议中的四层：物理层、数据链路层、网络层和使用层。一个CEBus信息由报头和数据包组成，如图1所示。报头是载波侦听多路拜访/抵触检测（CSMA/CDCR）协议的一部分，发送方用监听传输介质中是否有其它发送方占用信道，以获取对传输通道的操控权。CEBus选用扩频载波（SSC）技能，构成“Chirp”扫频信号，对报头选用ASK调制，数据包选用PRK调制，频率规模为100kHz～400kHz。
根据CEBus总线的铁路灯塔操控体系的规划
2 硬件结构
2.1 主站及子站的硬件结构
主站及子站的硬件结构如图2所示。
主站以PIC16F877单片机为中心，由指示、键盘、RS232接口、在线编程接口、通讯接口等单元组成。指示单元用74LS164串/并转化芯片完结，接到PIC16F877单片机的RB5和RB4引脚。键盘单元用74LS165并/串转化芯片完结，接到PIC16F877单片机的RA3、RA4和 RA5引脚。主站界说了具有如下功用的按键：（1）一个灯塔的东西南北灯组挑选；（2）子站地址挑选；（3）锁键盘；（4）运转指令。在线编程接口单元运用PIC16F877单片机的/MCLR、RB3、RB6、RB7四个引脚对CPU的在体系程序及定值进行修正。主站运用MAX202完结规范RS232 通讯接口，可与上位监控PC机进行数据通讯，也可外接Modem来完结长途通讯。
子站由PIC16F877单片机、指示、在线编程接口。固态继电器出口、地址编码、通讯接口等单元组成。地址编码用于设置簿本站的地址码，用一个八位开关与PIC16F877单片机的RD口衔接，共有 256个编码。每个子站装有四个固态继电器，用于敞开和封闭一个灯塔的东西南北四个方向的灯组。
2.2 通讯接口
SSCP300 网络操控器供给了一个与SPI兼容的主处理器接口，将PIC16F877的RC3（SCK）、RC4（SDO）、RC5（SDI）引脚界说用于SPI串行通讯，别离与SSCP300的SCLK、SDI、SDO衔接。SSCP300的片选信号/CS、复位信号/RST及中止信号/INT别离衔接与 PIC16F877的RB3、RB2及RB1引脚。由SSCP300发生的“Chirp” 波形输出到其SO管脚，经扩大、三级滤波、SSCP111前言接口IC扩大后，被传输到电力线耦合电路并送至电力线。由电力线经耦合电路来的 “Chirp”波形经无源六级LC构成的滤波器后，被传输到SSCP300的SI引脚。耦合电路选用铁氧体磁环作为耦合变压器的磁芯，变比为1：1，初次级线圈的匝数均为7。选用TVS来按捺较大起伏或较大加速度的瞬间电压。
3 软件结构
体系的软件选用模块化结构，首要包含初始化模块、输出操控模块、键盘扫描模块、通讯模块等。整个软件分为主站软件和子站软件两部分。下面以通讯模块软件的规划为例来阐明程序规划办法。
SSCP300向与之衔接的PIC16F877单片机供给CEBus服务。PIC16F877单片机经过SPI接口对SSCP300进行初始化、层信息设置、数据链路的存取操控设置等操作。完结以上过程后，可进行数据的发送和接纳。
PIC16F877单片机与SSCP300间各种形式的数据交换由操控指令来完结。常用的操控指令、十六进制码及功用如表1所示。一般情况下，指令后紧跟数据长度，接着为数据信息。
表1 常用操控指令
3.1 SSCP300的初始化
当电源接通或履行复位指令时，SSCP300将履行一个内部确诊和树立序列。直到此序列被履行结束，指令才干被送至SSCP300。在对SSCP300进行初始化之前，PIC16F877要完结I/O口的初始化、片内RAM初始化以及SPI接口的初始化。
3.2 层信息设置
初始化完结后可进行层信息设置。层信息设置的数据长度为7个字节，字节0为操控办法，一般设为数据链路（DLL）办法；字节1为组地址的低八位；字节2为组地址的高八位；字节3为设备地址的低八位；字节4为设备地址的高八位；字节5为体系地址的低八位；字节6为体系地址的高八位。在设置地址时应留意某些段内的地址为保存地址，不要运用，如0x0000为播送地址。
在层信息设置的过程中，首要单片机向SSCP300写入LW指令及数据长度“0X07”，然后确定好0～6字节的数据信息。层信息设置完结后，使用LR指令读回，判别读回信息与写入信息是否共同。假如共同则阐明设置成功，否则应从头初始化后再设置层信息。
根据CEBus总线的铁路灯塔操控体系的规划
3.3 数据链路存取操控设置
若节点之间的通讯选用地址应对办法ADRACK或地址非应对办法ADRUACK，则应进行数据链路存储操控设置，由指令WRS-46来完结，数据长度为1。可设置的内容为：（1）在主处理器的每个发送期内需求发送ADRUACK的次数；（2）在信道间存取的时刻；（3）关于ACK和ADRUACK，是否需求测验多信道存取。
3.4 数据的发送和接纳
数据的发送和接纳别离由指令PT和PR来完结。单片机送出PT指令后，接着送出数据长度、操控域、方针节点的设备和体系地址、源节点的设备和体系地址、数据信息等。应对或非应对通讯办法由操控域决议。源节点地址应和初始化的地址共同，数据长度不超越32字节。发送完结后应读回标志位，判别是否发送成功。当 SSCP300接纳到有用数据帧时，将向单片机供给一个中止信号，单片机检测到该信号后发送PR指令，读回SSCP300接纳到的数据帧其格局与发送数据帧相似。接纳完结后也应进行正确性判别。
根据CEBus总线的铁路灯塔操控体系选用“Chirp”办法进行载波，完结了对通讯信号的扩频；以低压电力线作为通讯前言，免去了构建新的通讯信道的不方便，具有通讯速度快、抗搅扰能力强、牢靠性高级长处。该技能还可使用在主动抄表体系、智能大厦、智能小区以及一些搅扰大、布线困难的工主动化体系中。
因为电力线不是一种抱负的通讯前言，所以在使用时应考虑到下几点：（1）电力线载波信号只能在一个配电变压器区域规模内传送。若要跨过变压器区域规模，则应规划一个双耦合节点。（2）信号在电力线上传输存在衰减问题，一般信号的衰减跟着传输间隔的添加而添加。可选用进步载波信号功率、三相耦合、中继等办法来处理。（3）电力线上存在高噪声。（4）电力线网络会引起数据信号变形。
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