基于电力线载波的嵌入式家庭网关设计
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ＨＲ ９ ｌ １ １ ０ ２ Ａ 内置 隔 离 变 压 器 和 Ｒ Ｊ ４ ５以 太 网接 口。 网 卡
芯片采用 Ｅ ＮＣ２ ８ Ｊ ６ ０， 经 ＨＲ ９ １ １ １ ０ ２ Ａ 内置 的 隔 离 变 压 器
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｔｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｔｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ０ ７ ２ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｔｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ａｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ）
了Ｉ Ｔ７ ０ ０ Ｐ Ｉ Ｍ 电 力 线 载 波 通 信 芯 片和 ＥＮｃ２ ８ Ｊ ６ Ｏ网卡 芯 片 ， 移植 了 ｕ Ｉ Ｐ协 议 栈 ， 在 智 能 家庭 网 关 的 硬 件 平 台上 实现 了嵌 入 式 的 ｗｅ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ 功 能 。 实验 结 果表 明 ， 该 网关 达 到 了设 计 要 求 ， 满 足 智 能 家居 的 要 求 。 关 键 词 ：电 力线 载 波 ； 家庭 网 关 ； 电能管理 ； 嵌 入 式 ｗｅ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ
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２ ０ １ ３年第８ 期
《 平疗 机 嵌入式 条 惋应冈》 ２ ５
雎
圆 ｃ Ｇ ｙ
ＬＩ ＮＥ Ｎ Ｌ Ｉ ＮＥ Ｐ ＋３ ． ３ Ｖ ＧＮＤ ＡＤＣ Ｉ Ｎ ＧＮＤ Ｐ２ １ Ｐ ２ ０
＋ ５ Ｖ
机相 比 ， ＡＴｍｅ ｇ ａ ｌ ２ ８具 有 运 算 速 度 快 、 资源 丰 富、 功 耗 低 等 特 点 。ＡＴｍｅ ｇ ａ １ ２ ８的 最 高 运 行 速 度 可 达 １ ６ ＭＩ Ｐ Ｓ ， 具
摘要： 为 了组 建 一 个 家庭 电 能 网 络监 测 和 管 理 各 种 电 器 ， 使 所 有 的 电 器协 调 运 行 而达 到 节 能 最 大 化 的 目的 ， 提 出 了 一 种
基 于 电力 线 载 波 的 嵌 入 式 家庭 网 关 的设 计 方 案 ， 并 完 成 了 系统 的软 硬 件 设 计 。 该 网 关 以 ＡＴｍｅ ｇ ａ ｌ ２ ８为 主 控 制 器 ， 集 成
． ≥ ． 董 董 ｊ 。 ｉ 麓 丁 Ｅ ｃ 馘 ｏ Ｇ ｙ 尺 ￡ 医 翻
基 于 电力 线 载 波 的嵌 入 式 家庭 网关 设 计
刘 迎 澍 。 李 冰 。 杨 峰
（ １ ． 天津 大 学 电气 与 自动 化 工 程 学 院 ， 天津 ３ ０ ０ ０ ７ ２ ； ２ ． 天津 市建 筑 设 计 院 ）
ｎ Ｗ Ｄ Ｄ Ｅｘ ＲＳＴ
２ Ｂ ３ Ｂ ２ Ｙ ３ Ａ ＧＮＤ ３ Ｙ ７ ４ ＨＣＴ ０８
＋ ３－ ３ Ｖ
Ｉ Ｔ７ ０ ０ Ｐ Ｉ Ｍ
的 供 电 电源 ， 并使用 Ｒ Ｅ Ｇ １ １ ｌ ７ 芯 片完成 ５ Ｖ转 ３ ． ３ Ｖ 供
电 电源 的设 计 。网关 中核 心 控 制 器 ＡＴｍｅ ｇ ａ ｌ ２ ８采 用 ５ Ｖ 电源 供 电 ， 以太网模块采用 ３ ． ３ Ｖ 电源 供 电 。网 关 供 电 电
中 图分 类 号 ：ＴＰ ３ ６ ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｅｍ ｂ ｅ ｄ ｄｅ ｄ Ｈｏ ｍｅ Ｇａ ｔ ｅ ｗａ ｙ Ｂａｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｐｏ ｗｅｒ Ｌｉ ｎ ｅ Ｏａｒ ｒ ｉ ｅｒ
Ｌｉ ｕ Ｙｉ ｎ ｇ ｓ ｈｕ ， Ｌｉ Ｂｉ ｎ ｇ ／， Ｙａ ｎ ｇ Ｆｅ ｎ ｇ
时 以各 种 方 式 登 录 ］ ［ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 对 家 电进 行 控 制 并 可 以 随 时 查 询 家 电 的各 种 状 态 ， 根 据 电 能 消 费 情 况 制 定 合 理 的 用 电
方案 ， 最 大 限度 地 减 少 电 能支 出 ， 实 现 家 庭 的 电能 管 理 。
有 ５ ３个 ｉ ／ （ ）接 口 、 １ ２ ８ ＫＢ 的 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ 、 ４ ＫＢ 的 ＥＥ Ｐ Ｒ０Ｍ 、 ４ ＫＢ的 Ｓ ＲＡＭ 、 １个 Ｓ Ｐ Ｉ 接 口、 ２个 ＵＳ ＡＲＴ 串 行 接 口 ， 很
Ｐ ２ ３ Ｒ ＸＬ Ｅ Ｄ（ Ｌ ）
Ｐ２ ５ Ｐ ２ ７ Ｐｌ ｌ Ｐ１ ３ Ｐ１ ５ Ｐ１ ７ Ｐ ０ １ Ｐ Ｏ ３ Ｐ Ｏ ５ Ｐ ０ ７ Ｐ ２ ４ Ｐ２ ６ Ｐｌ ０ Ｐｌ ２ Ｐ１ ４ Ｐ１ ６ ＰＯ ０ ＰＯ ２ ＰＯ ４ ＰＯ ６
：
适 合 用 于控 制 和 通 信 。 在 ＡＴｍｅ ｇ ａ ｌ ２ ８应 用 过 程 中 ， 首 先 设 计 了 ＡＴｍｅ ｇ ａ １ ２ ８核 心 板 ， 其 他 功 能模 块 与 ＡＴｍｅ ｇ ａ １ ２ ８ 核 心 板 进 行 插 接 即可 完 成 网 关 电路 的 设 计 。 ＡＴｍｅ ｇ ａ ｌ ２ ８ 的 晶 振 电路 、 复 位 电 路 等基 本 电路 和 Ｊ ＴＡＧ 调试 端 口连 接
（ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｌ ｉ ｎ ｅ Ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｐ Ｌ Ｃ） 技术重新得 到 了重视 ，
电 源 Ｖ 卜 ｆ ＋
——丁一
它不需要重新架 设网络就可以进行数据传送 ， 并且在一个
家 庭 或 一 个 楼 宇 范 围 内充 分 屏 蔽 了 Ｐ ＬＣ 的 局 限性 ， 非 常 适 用 于 组 建 家庭 和 办公 领 域 用 户 的 电 能 网络 ］ 。
引 言
在我 国， 大 量 电 子产 品及 电器 的使 用 造 成 了 家庭 和 办 公 领域 能 源 消 耗 的 急 剧 增 长 ， 节 能 问题 迫 在 眉 睫 。 因 此 组 建 一个 电 能 网 络 对 用 户 的 电器 进 行 监 测 并 优 化 各 电 器 的
单片机 Ａ Ｔｍｅ ｇ ａ １ ２ ８作 为 核 心 控 制 器 ， 负 责 控 制 和 协 调 Ｉ Ｔ ７ ０ ０ Ｐ Ｉ Ｍ 电力 线 载 波 通 信 模 块 、 以太 网模 块 的工作 ， 实 现 各 家 用 电器 的控 制 和 电能 信 息 的采 集 ， 并 在 电能 网关 中
与Ａ Ｔ ｍｅ ｇ ａ １ ２ ８ 核心板接 １ ２ １
＋５ Ｖ
ｌ Ａ ＶＣＣ １ Ｂ
＋
４ Ｂ ４ Ａ ４ Ｙ
较为简单 ， 在此不作详述 。
１ Ｙ ２ Ａ
２ ． ２ 供 电 电 源
网关采用 ２ ２ ０ Ｖ转 ５ 百度文库 的 ＡＣ ／ ＤＣ， 其最大功率为５ ｗ
２ 硬 件 设 计
２ ． １ Ａ Ｔ ｍ ｅ ｇ ａ １ ２ ８控 制核 心
１ 总 体 设 计 方 案
家庭 网关 的 总体 设 计 方 案 如 图 １所 示 。 系 统 以 ＡＶＲ
采 用 Ａｔ ｍｅ ｌ 公 司 生 产 的 ＡＶＲ 系 列 单 片 机 中 的 ＡＴ— ｍｅ ｇ ａ １ ２ ８作 为 Ｐ Ｌ Ｃ节 点 的控 制 核 心 。与 普 通 的 ８位 单 片
ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｌ ｉ ｎ ｅ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ Ｉ Ｔ７ ０ ０ Ｐ Ｉ Ｍ ａ ｎ ｄ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｃ ｈ ｉ ｐ ＥＮＣ２ ８ Ｊ ６ ０，ｉ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｓ ｕ Ｉ Ｐ ，ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ ｗｅ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ ｉ ｓ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｏ ｎ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏｒ ｄｅ ｒ ｔ Ｏ ｃ ｏｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ａ ｆ ａ ｍｉ ｌ ｙ ｐ ｏｗｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｔ ｏ ｍ ｏｎｉ ｔ ｏ ｒ ａ ｎｄ ｍａ ｎａ ｇ ｅ ａ ｌ ｌ ｋ ｉ ｎｄｓ ｏ ｆ ｈｏ ｍｅ ａ ｐ ｐｌ ｉ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ，ｍ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｏｒ ｄ ｉ ｎ ａ — ｔ ｅ ｄ ｏ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｘｉ ｍ ｕｍ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ － ｓ ａ ｖｉ ｎｇ ｐｕ ｒ ｐ ｏｓ ｅ，ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｓ ｃ ｈｅ ｍｅ ｏｆ ａ ｎ ｅ ｍ ｂｅ ｄ ｄｅ ｄ ｈ ｏｍ ｅ ｇａ ｔ ｅ ｗａ ｙ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ｐ ｏｗｅｒ ｌ ｉ ｎｅ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐｏ ｓ ｅ ｄ，ａ ｎｄ ｔ ｈｅ ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｏｆ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ａ ｎｄ ｈａ ｒ ｄｗａ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍ ｐｌ ｅ ｔ ｅ ｄ． Ｔｈｅ ｇ ａ ｔ ｅ ｗａ ｙ ｔ ａ ｋｅ ｓ Ａ Ｔｍ ｅ ｇ ａ１ ２ ８ ａ ｓ ｔ ｈｅ ｍａ ｉ ｎ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ａ ｎｄ ｉ ｎ—
豳 — 电 — 平 Ｔ 转 一 换 ｌ Ａ Ｔ 单 ｍ ｅ 片 ｇ ａ 机 ． １ ２ ８
模块 ｒ＇
图１ 家 庭 网关 的 总 体 设 计 方 案
本 文 设 计 的 基 于 电 力 线 载 波 通 信 的嵌 入 式 家 庭 网 关 ， 可 以通 过 电力 线 载波 通 信 组 成 用 户 电 能 网络 ， 用 户 可 以 随
实 现 嵌 入 式 的 ｗｅ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ功 能 ， 以 便 用 户 内 部 网络 与 Ｉ ｎ — ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 进行信息交互 。
运行 ， 从 而 达 到 节 约 电 能 的 目的 ， 显 然 是 十 分 必 要 的 。与 此 同时 ， 随 着数 字 家 庭 和 智 能楼 宇 的发 展 ， 电 力 线 载 波
ｔ ｈｅ ｏｆ ｐ ｏｗｅ ｒ ｅ ｎｅ ｒ ｇｙ ｇ ａｔ ｅｗａ ｙ ． Ｅｘｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏｗ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｇ ａ ｔ ｅ ｗａ ｙ ａ ｃ ｈｉ ｅ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈｅ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｒ ｅ ｑ ｕｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ，ｍ ｅ ｅ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｑｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏｆ ｉ ｎｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇｅ ｎｔ ｈｏ ｕｓ ｅ ｈ ｏｌ ｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｐｏ ｗｅ ｒ ｌ ｉ ｎｅ ｃ ｏ ｍ ｍ ｕｎｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｈｏｍｅ ｇａ ｔ ｅ ｗａ ｙ；ｐｏ ｗｅ ｒ ｍａ ｎａ ｇｅ ｍｅ ｎ ｔ；ｅ ｍ ｂｅ ｄｄ ｅ ｄ ｗｅ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ
源 电路 如 图 ２所 示 。
图 ３ Ｉ Ｔ ７ ０ ０ Ｐ Ｉ Ｍ 模 块 的 外 围 电 路 图
２ ． ４ 以太 网模 块
本 设 计 中 使 用 已 经 开发 完成 的 以太 网模 块 ， 包 括 网 卡 芯 片 ＥＮＣ ２ ８ Ｊ ６ ０ 、 ＨＲ９ １ １ １ ０ ２ Ａ以及相 关 的外 围电路 ， 其 中
芯片采用 Ｅ ＮＣ２ ８ Ｊ ６ ０， 经 ＨＲ ９ １ １ １ ０ ２ Ａ 内置 的 隔 离 变 压 器
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｔｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｔｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ０ ７ ２ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｔｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ａｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ）
了Ｉ Ｔ７ ０ ０ Ｐ Ｉ Ｍ 电 力 线 载 波 通 信 芯 片和 ＥＮｃ２ ８ Ｊ ６ Ｏ网卡 芯 片 ， 移植 了 ｕ Ｉ Ｐ协 议 栈 ， 在 智 能 家庭 网 关 的 硬 件 平 台上 实现 了嵌 入 式 的 ｗｅ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ 功 能 。 实验 结 果表 明 ， 该 网关 达 到 了设 计 要 求 ， 满 足 智 能 家居 的 要 求 。 关 键 词 ：电 力线 载 波 ； 家庭 网 关 ； 电能管理 ； 嵌 入 式 ｗｅ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ
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２ ０ １ ３年第８ 期
《 平疗 机 嵌入式 条 惋应冈》 ２ ５
雎
圆 ｃ Ｇ ｙ
ＬＩ ＮＥ Ｎ Ｌ Ｉ ＮＥ Ｐ ＋３ ． ３ Ｖ ＧＮＤ ＡＤＣ Ｉ Ｎ ＧＮＤ Ｐ２ １ Ｐ ２ ０
＋ ５ Ｖ
机相 比 ， ＡＴｍｅ ｇ ａ ｌ ２ ８具 有 运 算 速 度 快 、 资源 丰 富、 功 耗 低 等 特 点 。ＡＴｍｅ ｇ ａ １ ２ ８的 最 高 运 行 速 度 可 达 １ ６ ＭＩ Ｐ Ｓ ， 具
摘要： 为 了组 建 一 个 家庭 电 能 网 络监 测 和 管 理 各 种 电 器 ， 使 所 有 的 电 器协 调 运 行 而达 到 节 能 最 大 化 的 目的 ， 提 出 了 一 种
基 于 电力 线 载 波 的 嵌 入 式 家庭 网 关 的设 计 方 案 ， 并 完 成 了 系统 的软 硬 件 设 计 。 该 网 关 以 ＡＴｍｅ ｇ ａ ｌ ２ ８为 主 控 制 器 ， 集 成
． ≥ ． 董 董 ｊ 。 ｉ 麓 丁 Ｅ ｃ 馘 ｏ Ｇ ｙ 尺 ￡ 医 翻
基 于 电力 线 载 波 的嵌 入 式 家庭 网关 设 计
刘 迎 澍 。 李 冰 。 杨 峰
（ １ ． 天津 大 学 电气 与 自动 化 工 程 学 院 ， 天津 ３ ０ ０ ０ ７ ２ ； ２ ． 天津 市建 筑 设 计 院 ）
ｎ Ｗ Ｄ Ｄ Ｅｘ ＲＳＴ
２ Ｂ ３ Ｂ ２ Ｙ ３ Ａ ＧＮＤ ３ Ｙ ７ ４ ＨＣＴ ０８
＋ ３－ ３ Ｖ
Ｉ Ｔ７ ０ ０ Ｐ Ｉ Ｍ
的 供 电 电源 ， 并使用 Ｒ Ｅ Ｇ １ １ ｌ ７ 芯 片完成 ５ Ｖ转 ３ ． ３ Ｖ 供
电 电源 的设 计 。网关 中核 心 控 制 器 ＡＴｍｅ ｇ ａ ｌ ２ ８采 用 ５ Ｖ 电源 供 电 ， 以太网模块采用 ３ ． ３ Ｖ 电源 供 电 。网 关 供 电 电
中 图分 类 号 ：ＴＰ ３ ６ ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｅｍ ｂ ｅ ｄ ｄｅ ｄ Ｈｏ ｍｅ Ｇａ ｔ ｅ ｗａ ｙ Ｂａｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｐｏ ｗｅｒ Ｌｉ ｎ ｅ Ｏａｒ ｒ ｉ ｅｒ
Ｌｉ ｕ Ｙｉ ｎ ｇ ｓ ｈｕ ， Ｌｉ Ｂｉ ｎ ｇ ／， Ｙａ ｎ ｇ Ｆｅ ｎ ｇ
时 以各 种 方 式 登 录 ］ ［ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 对 家 电进 行 控 制 并 可 以 随 时 查 询 家 电 的各 种 状 态 ， 根 据 电 能 消 费 情 况 制 定 合 理 的 用 电
方案 ， 最 大 限度 地 减 少 电 能支 出 ， 实 现 家 庭 的 电能 管 理 。
有 ５ ３个 ｉ ／ （ ）接 口 、 １ ２ ８ ＫＢ 的 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ 、 ４ ＫＢ 的 ＥＥ Ｐ Ｒ０Ｍ 、 ４ ＫＢ的 Ｓ ＲＡＭ 、 １个 Ｓ Ｐ Ｉ 接 口、 ２个 ＵＳ ＡＲＴ 串 行 接 口 ， 很
Ｐ ２ ３ Ｒ ＸＬ Ｅ Ｄ（ Ｌ ）
Ｐ２ ５ Ｐ ２ ７ Ｐｌ ｌ Ｐ１ ３ Ｐ１ ５ Ｐ１ ７ Ｐ ０ １ Ｐ Ｏ ３ Ｐ Ｏ ５ Ｐ ０ ７ Ｐ ２ ４ Ｐ２ ６ Ｐｌ ０ Ｐｌ ２ Ｐ１ ４ Ｐ１ ６ ＰＯ ０ ＰＯ ２ ＰＯ ４ ＰＯ ６
：
适 合 用 于控 制 和 通 信 。 在 ＡＴｍｅ ｇ ａ ｌ ２ ８应 用 过 程 中 ， 首 先 设 计 了 ＡＴｍｅ ｇ ａ １ ２ ８核 心 板 ， 其 他 功 能模 块 与 ＡＴｍｅ ｇ ａ １ ２ ８ 核 心 板 进 行 插 接 即可 完 成 网 关 电路 的 设 计 。 ＡＴｍｅ ｇ ａ ｌ ２ ８ 的 晶 振 电路 、 复 位 电 路 等基 本 电路 和 Ｊ ＴＡＧ 调试 端 口连 接
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它不需要重新架 设网络就可以进行数据传送 ， 并且在一个
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引 言
在我 国， 大 量 电 子产 品及 电器 的使 用 造 成 了 家庭 和 办 公 领域 能 源 消 耗 的 急 剧 增 长 ， 节 能 问题 迫 在 眉 睫 。 因 此 组 建 一个 电 能 网 络 对 用 户 的 电器 进 行 监 测 并 优 化 各 电 器 的
单片机 Ａ Ｔｍｅ ｇ ａ １ ２ ８作 为 核 心 控 制 器 ， 负 责 控 制 和 协 调 Ｉ Ｔ ７ ０ ０ Ｐ Ｉ Ｍ 电力 线 载 波 通 信 模 块 、 以太 网模 块 的工作 ， 实 现 各 家 用 电器 的控 制 和 电能 信 息 的采 集 ， 并 在 电能 网关 中
与Ａ Ｔ ｍｅ ｇ ａ １ ２ ８ 核心板接 １ ２ １
＋５ Ｖ
ｌ Ａ ＶＣＣ １ Ｂ
＋
４ Ｂ ４ Ａ ４ Ｙ
较为简单 ， 在此不作详述 。
１ Ｙ ２ Ａ
２ ． ２ 供 电 电 源
网关采用 ２ ２ ０ Ｖ转 ５ 百度文库 的 ＡＣ ／ ＤＣ， 其最大功率为５ ｗ
２ 硬 件 设 计
２ ． １ Ａ Ｔ ｍ ｅ ｇ ａ １ ２ ８控 制核 心
１ 总 体 设 计 方 案
家庭 网关 的 总体 设 计 方 案 如 图 １所 示 。 系 统 以 ＡＶＲ
采 用 Ａｔ ｍｅ ｌ 公 司 生 产 的 ＡＶＲ 系 列 单 片 机 中 的 ＡＴ— ｍｅ ｇ ａ １ ２ ８作 为 Ｐ Ｌ Ｃ节 点 的控 制 核 心 。与 普 通 的 ８位 单 片
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豳 — 电 — 平 Ｔ 转 一 换 ｌ Ａ Ｔ 单 ｍ ｅ 片 ｇ ａ 机 ． １ ２ ８
模块 ｒ＇
图１ 家 庭 网关 的 总 体 设 计 方 案
本 文 设 计 的 基 于 电 力 线 载 波 通 信 的嵌 入 式 家 庭 网 关 ， 可 以通 过 电力 线 载波 通 信 组 成 用 户 电 能 网络 ， 用 户 可 以 随
实 现 嵌 入 式 的 ｗｅ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ功 能 ， 以 便 用 户 内 部 网络 与 Ｉ ｎ — ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 进行信息交互 。
运行 ， 从 而 达 到 节 约 电 能 的 目的 ， 显 然 是 十 分 必 要 的 。与 此 同时 ， 随 着数 字 家 庭 和 智 能楼 宇 的发 展 ， 电 力 线 载 波
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源 电路 如 图 ２所 示 。
图 ３ Ｉ Ｔ ７ ０ ０ Ｐ Ｉ Ｍ 模 块 的 外 围 电 路 图
２ ． ４ 以太 网模 块
本 设 计 中 使 用 已 经 开发 完成 的 以太 网模 块 ， 包 括 网 卡 芯 片 ＥＮＣ ２ ８ Ｊ ６ ０ 、 ＨＲ９ １ １ １ ０ ２ Ａ以及相 关 的外 围电路 ， 其 中