低压电力线载波通信
低压电力线窄带载波通信标准

低压电力线窄带载波通信标准1. 引言1.1 背景介绍由于低压电力线通信传输带宽较窄,传输数据速率较低,存在数据传输稳定性差、抗干扰能力弱等问题。
为了解决这些问题,窄带载波通信技术被引入到低压电力线通信中。
窄带载波通信技术通过在电力线上叠加高频载波信号,实现了数据的传输和通信功能。
在这样的背景下,为了推广和规范低压电力线窄带载波通信技术,制定了相应的通信标准。
这些标准将有助于提高低压电力线通信的安全性、稳定性和效率,促进电力线通信技术的进一步发展和应用。
【背景介绍】完。
1.2 研究目的研究目的是为了深入探讨低压电力线窄带载波通信标准的制定与应用,从而更好地推动该技术的发展和应用。
通过对现有标准的研究和对比分析,可以发现其中的优势和不足之处,为今后的标准制定提供参考和借鉴。
通过对技术应用案例的分析,可以了解窄带载波通信技术在实际应用中的表现,为未来的研究和开发提供指导和方向。
通过研究低压电力线窄带载波通信标准,可以更好地了解这一技术的特点和优势,为推动其在智能电网、智慧城市等领域的应用打下坚实基础。
研究目的是为了深入探讨低压电力线窄带载波通信标准,为推动该技术的发展和应用提供理论和实践支持。
1.3 研究方法研究方法是指在进行关于低压电力线窄带载波通信标准的研究过程中所采用的方法和步骤。
本研究的方法主要包括以下几个方面:我们将开展文献调研,深入了解低压电力线通信和窄带载波通信的相关理论和技术。
通过查阅国内外相关文献和研究成果,了解目前在低压电力线窄带载波通信领域的最新进展和研究现状,为本研究提供理论基础和技术支持。
我们将进行实地调研和数据采集,以实际案例和应用为基础,深入了解低压电力线窄带载波通信的实际运行情况和技术应用。
通过实地走访和实验验证,获取数据和结果,从而对低压电力线窄带载波通信标准进行分析和评价。
我们将采用实验研究的方法,通过搭建实验平台和模拟测试,对低压电力线窄带载波通信的性能进行评估和验证。
低压电力线路载波通信的不足及应对措施

低压电力线路载波通信的不足及应对措施摘要:随着低压电力线载波通信技术的不断进步与发展,低压电力线载波通信有着巨大的市场应用前景。
但是由于我国的低压电力线配置还有待提高会加剧低压电力线载波通信应用的难度。
但是随着我国低压电力线配置的不断升级和研究的深入将会使得低压电力线载波通信的应用更为广泛,终究会为民众提供高速、可靠和安全的通信应用。
因此,本文通过对低压电力线路载波通信的不足及应对措施进行分析具有重要的意义。
关键词:低压电力线路;载波;通信;不足;措施引言低压电力线路载波通信的优化可以有效解决无线公网信号弱或无信号地区的采集终端上线问题,实现用电信息全采集、全覆盖,建立电力公司自主、可控的中压配电线载波传输信道,为配电网自动化系统实时数据传输提供专用信道,以最优投资实现配电网的全面监控。
1低压电力线载波通信的发展历程使用低压电力线来构建载波通信网络这一构想已经发展多年了。
国外在多年以前已经开展了相关的研究。
经过多年的研究与发展,在使用低压电力线进行载波通信的研究上国外研究结构已将低压电力线载波通信的原理和低压电力线载波通信信道特性分析和建模、电力载波调制技术以及相关通信芯片的研制等完成了初步探索和完善,并就低压电力线载波通信的相关标准及商业化的运用进行了构建。
相较于国外对于低压电力线载波通信相关技术所投入的时间和资金,我国在低压电力线载波通信的相关研究起步较晚,但是研究发展速度极为迅速并取得了一定的成果。
在对低压电力线载波通信的前期的研究中主要集中在利用国外已有的固化的低压电力线载波通信调制技术和芯片进行相关的扩展开发,近些年来对于低压电力线载波通信的研究则集中于对国内配电网的信道特性进行调制技术的研究和低压电力线载波通信载波芯片的研制。
但是目前国内在低压电力线载波通信应用中的相关法律法规政策的制定还不完善,需要制定完善。
2电力线信息安全隐患按传统的信息安全认知,为做到网络安全可采取以下措施:①内部网络和涉密单机与互联网实行彻底的物理隔离,与公共信息通道没有任何的交叉点、接入点;②按照相关要求,内部涉密信息网和涉密信息单机采取安全警戒距离、电源设备隔离、电源滤波和电磁泄漏防护等措施。
低压电力线载波通信技术综述

断器或自动开关,用以切除二次回路的短路故障。
自动调节励磁装置及强行励磁用的电压互感器的二次侧不得装设熔断器,因为熔断器熔断会使她们拒动或误动。
2.若电压互感器二次回路发生故障,由于延迟切断故障时间可能使保护装置和自动装置发生误动作或拒动,因此应装设监视电压回路完好的装置。
此时宜采用自动开关作为短路保护,并利用其辅助触点发出信号。
3.在正常运行时,电压互感器二次开口三角辅助绕组两端无电压,不能监视熔断器是否断开;且熔丝熔断时,若系统发生接地,保护会拒绝动作,因此开口三角绕组出口不应装设熔断器。
4.接至仪表及变送器的电压互感器二次电压分支回路应装设熔断器。
5.电压互感器中性点引出线上,一般不装设熔断器或自动开关。
采用B相接地时,其熔断器或自动开关应装设在电压互感器B相的二次绕组引出端与接地点之间。
三、电压互感器二次回路熔断器的选择1.熔断器的熔件必须保证在二次电压回路内发生短路时,其熔断的时间小于保护装置的动作时间。
2.熔断器的容量应满足在最大负荷时不熔断,即:(1)熔件的额定电流应大于最大负荷电流(在双母线情况下,应考虑一组母线运行时所有电压回路的负荷全部切换至一组电压互感器上)。
(2)当电压互感器二次侧短路时,不致引起保护的动作,此数值最好由试验确定。
一般对屋内配电装置的电压互感器,熔断器选用R1-10/4A、250V的。
对屋外配电装置的电压互感器,熔断器选用RM10型250V、15/6A的。
为确保电压互感器使用的安全及电压互感器与电气仪表、继电保护、自动装置很好的配合,电压互感器二次回路熔断器应严格按照以上原则配置和选择。
一、引言电力线载波通信是利用高压电力线(在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级)、中压电力线(指10kV电压等级)或低压配电线(380/220V用户线)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。
35kV以上电压等级的高压电力线载波通信主要用于地、市级或以下供电部门构成面向终端变电站及大用户的调度通信、远动及综合自动化;中低压电力线载波的应用目前主要在10kV电力线作为配电网自动化系统的数据传输通道和在380/220V用户电网作为集中远方自动抄表系统的数据传输通道,还有正在开发并取得阶段性成果的电力线上网高速MODEM的应用。
谈低压电力线通信的信号耦合电路

谈低压电力线通信的信号耦合电路摘要:载波通信对于耦合电路的设计来说相当的重要,但要想运用低压电力线完成有效的载波通信,必须考虑一些因素,解决一系列的问题。
关键的难题在于需要大幅度提高载波信号的传送和加载效率以及避免电力网的部分工作频号使载波通信系统的信号受到过度干扰。
然而低压电力线的通信情况非常复杂多变,它的通信十分不平稳而且特别容易遭到破坏。
因此,本文对低压电力线网载波进行了详细地研究,并通过对低压电力线状况的分析,结合了耦合电路相关原理,成功设计了一项利用低压电力线通信的信号耦合电路,使高速率传送拥有了较低的工作衰减和较稳定的阻抗性能。
关键词:电力线载波;耦合电路;低压电力线载波通信是一种独特的、基础的通信途径,早在上个世纪的20年代,电力载波通信已经运用于某些特定的配电网络通信里。
许多新兴起来的数字科技,有效改善了低压电力载波通信的安全性和实用性,这让电力载波通信技术有了更多的市场应用潜力。
低压电力线是一种应用广泛的信号媒介手段,利用相应的科学技术与之相结合,能创造出高效益的经济链,如今受到了世界各国的高度重视。
建立在低压电力线的基础上并结合成熟的耦合技术,设计出一个性能全面的信号耦合电路,对于电力线载波发展十分重要。
1低压电力网载波通信的基本情况分析1.1低压电力线载波通信的基本原理。
电力线载波通信是一项将可利用的电力线运用载波途径将相关频率信号实行高速率传送的科技,其系统里最基础的作用是依据通信信道上的不同挑选出与之相应的的调制办法。
电力线载波通信大范围应用于电力系统之内,跟传统的通信方式相对比,它并不需要其他外部的线路装置。
载波通信机能够接往零线,或者接在相线。
同相传输指的是正在通信的载波通信机与零线相接通,或者与同一根相线连接的情况。
如果想要在两个不一样的变压器中开展通信工作,可利用高压电容将两个电力网相连接在一起,这样能打开两个变压器的低压电力网通道路,以开始信号耦合技术的通信应用。
低压电力线宽带载波通讯

利用低压电力配电线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的通信方式
目录
01 通信技术简介
03 特点介绍
02 基本原理 04 噪声
目录
05 组成及结构
07 通讯的发展
06 载波技术 08 应用及
低压电力线宽带载波(Low voltage broadband power line carrier communication--LVPLC)通信是利 用低压电力配电线(380/220V用户线)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。
(4)理论研究成果卓著。如在频谱管理上,采用了图论、地图色理论和计算机技术,提出了分段设计、频谱 分组、电分段或分区、频率重复使用等,并开发出了软件包,可实现用计算机进行设备管理、频率管理、新通道 设计和旧通道改造、插空安排设备等。为适应现代通信技术的发展,数字式电力线载波机的开发研制也取得了实 质性的进展。此外,传输理论、组技术等方面的研究也不断有新的进展。
基本原理
低压电力线宽带载波(Low voltage broadband power line carrier communication--LVPLC)通信是利 用低压电力配电线(380/220V用户线)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。
低压电力载波是电力系统特有的通信方式,通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点 是不需要重新架设络,只要有电线,就能进行数据传递。该技术是把载有信息的高频信号加载于电流,然后利用 各种等级的电力线传输,接受信息的调制解调器再把高频信号从电流中分离出来,并传送到电力线宽带用户终端 (计算机、电视或机和智能电表、开关、变台)。低压电力线从来就不是一种理想的通信介质,但随着技术的不 断进步,特别是调制技术及微电子技术的发展,使得低压PLC的实用化成为可能。
宽带载波与窄带载波的对比

电力线载波通信(PLC)是一种使用电力线进行数据传输的通信技术,即利用现有电网作为信号的传输介质,使电网在传输电力的同时可以进行数据传输。
目前根据所用频段的不同,低压电力线载波通信一般分为窄带电力线载波通信(10kHz~500KHz)和宽带电力线载波通信(2MHz~20MHz),但由于低压电力线信道的特殊性和复杂性,宽带/窄带低压电力线载波通信系统实际应用的效果对比出现比较模糊的状态,而对比一般主要集中在通信速率,噪声干扰和通信距离几个方面。
(1) 通信速率问题。
Shannon 定理指出,在高斯白噪声干扰条件下,通信系统的极限传输速率(或称信道容量)为:)1(log 2N S B C +=要增加系统的信息传输速率,则要求增加信道容量。
增加信道容量的方法可以通过增加传输信号带宽B ,或增加信噪比S/N 来实现。
其中B 与C 成正比,而C 与S/N 呈对数关系,因此,增加B 比增加S/N 更有效。
当B 增加到一定程度后,信道容量C 不可能无限的增加。
信道容量C 与信号带宽B 成正比,增加B ,势必会增加C ,但当B 增加到一定程度后,C 增加缓慢。
这是由于随着B 的增加,噪声功率N=n0B 也要增加,从而信噪比S/N 要下降,最终影响到C 的增加。
0002244.1lim 44.1)1(log lim )1(log lim lim n S B n S B B n S B N S B C B B B B ==+=+=∞→∞→∞→∞→由此可见,在信号功率S 和噪声功率谱密度n0一定时,信道容量C 是有限的,即极限传输速率Rmax 是有限的。
(2) 噪声干扰问题。
低压电力线噪声普遍存在低频区域的噪声幅度较高,而随着频率的升高,噪声幅度有降低的趋势,但频率继续升高到中频400kHz 以后,降低的趋势将变缓,即100kHz 以下频率区域噪声幅度有时是400kHz~500kHz 频率区域噪声幅度的50~100倍,而400kHz~500kHz 频率区域噪声幅度相对于2MHz~20MHz 频率区域噪声幅度一般只有几倍,甚至处于同一水平。
基于低压电力线的通信技术与实现

基于低压电力线的通信技术与实现刘 侃 肖 鑫 刘 扬(武汉纺织大学 湖北 武汉 430200)程PL3201芯片采用的就是CDMA技术,其在单相多功能数字电能0 引言表芯片产品中有优异表现。
低压电力线载波通信(Power Line Communication)是3)正交频分复用技术OFDM是将信道分成若干正交子信利用现有的低压电线网络作为载体,进行信息传输。
近年来,道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到每个随着电力系统的发展,利用现有的电力线网络系统能提供低成子信道上进行传输。
OFDM有很强的抗波间干扰和码间干扰的能本高效益的网络服务。
然而我国电力线组网复杂,干扰强、负力。
同时也有易受载波频偏的影响,峰值平均功率比过大,带荷情况复杂、信号衰减大等因素,严重的影响通信的质量。
因宽利用率不高的缺点。
采用OFDM技术的是深圳力合微电子此,对于低压电力线载波有必要进一步具体分析。
LME2980芯片。
LME2980的瞬时速率可达36kbps,工频过零传输1 国内外发展历程及现状平均速率超过10kbps。
国外对电力线载波的研究已有一百多年。
目前已有多个国4)多载波码分复用技术MC-CDMA。
MC-CDMA是OFDM和际研究机构对高速电力线载波技术进行研究和开发,并取得了CDMA相结合的技术,信息先通过一个扩频码扩频,然后将扩频优秀的成果,产品的传输速率也从初期的1Mbps提高到后的数据分别调制到子载波上进行传输,最后在接收端进行解24Mbps,48Mbps,甚至85Mbps。
与国外相比,国内对电力载波调和解扩,还原出原始信号。
MC-CDMA具有二者的特点,能有通信的研究起步较晚,但发展迅速。
国内研究正由早期利用国效地避免时延扩展所带来的影响,具有抗多径、码间和波间干外的电力载波调制技术和芯片进行研发,向适合我国电网复杂扰能力强、容量大、有效地克服子载波受深衰落的影响和极高的信道特性的调制技术和载波芯片研制转变,并已经取得了一的频带利用率,非常适宜于PLC高速数据传输。
低压配电网电力线载波通信与新技术

近年来,电力线载波通信(PowerLineCommunication,PLC)技术已经成为通信系统中新的研究热点,它被看成一种未来重要的现场设备总线通信技术。
然而,作为一种具有光明前景的通信方式,电力载波通信由于具有时变性、频率选择性等固有特点,使其在具体应用中还存在很多问题等待解决。
电力载波通信特点1、电力线载波通信技术概况电力线载波通信(PLC)是指利用专用调制解调器对信号进行调制,然后把信号加载到现有电力线中进行通信的技术。
早在20世纪20年代电力载波通信就开始应用到l0kV配电网络线路通信中,利用电力载波机和阻波器,在中高压配电网中传输语音、控制指令和系统状态等信息,并形成了相关国际和国家标准。
对于低压配电网来说,许多新兴的数字技术,例如扩频通信技术、数字信号处理技术和计算机控制技术等,大大提高和改善了低压配电网电力载波通信的可用性和可靠性,使电力载波通信技术具有更加诱人的应用前景。
为此,美国联邦通信委员会FCC规定了电力线频带宽度为100~450kHz;欧洲电气标准委员会(CENELEC)的EN50065—1规定电力载波频带为3~148.5kHz。
这些标准的建立为电力载波技术的发展做出了显著贡献。
尽管如此,低压配电网电力线载波通信中的很多问题仍没有得到很好解决。
同时,随着电力载波应用领域的推广和扩大,低压配电网电力载波通信成本问题、协议(标准)问题、安全问题等一系列问题也开始浮出水面。
低压配电网电力线载波通信的实用化还面临着许多考验。
2、电力线载波通信特点就低压配电网来说,电力线载波通信一般具有以下特点:(1)通信信道的时变性对载波信号来说,低压电力线是一根非均匀分布的传输线,各种不同性质的电力负载在低压配电网的任意位置随机地投入和断开,使信道表现出很强的时变性。
(2)通信信道的频率选择性正是由于低压配电网中存在负荷情况非常复杂、负载变化幅度大、噪声种类多且强等特点,各节点阻抗不匹配,信号很容易产生反射、驻波、谐振等现象,使信号的衰减变得极其复杂,造成电力载波通信信道具有很强的频率选择性。
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PL2102--功能特征
PL2000A/B 是专为电力线通讯网络设计的半双工异步调制解调器,是PL2000 的升级产品。
它仅由单一的 +5V 电源供电,以及一个外部的接口电路与电力线耦合。
PL2000A/B 除具备原有系统基本的通讯控制功能外,还内置了四种常用的功能电路:32 Bytes SRAM,电压监测,看门狗定时器及复位电路,它们通过标准的 I2C接口与外部的微处理器相联。
PL2000B内建高灵敏度放大器及四象限模拟乘法器,进一步提高了集成度(无需外部模拟混频器)。
PL2000A/B 是特别针对中国电力网恶劣的信道环境所研制开发的低压电力线载波通信芯片,低信噪比数据传输性能比 PL2000 有了大幅度的提高,同时将数据传输速率提升一倍。
由于采用了直接序列扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术,以及大规模数字 /模拟混合 0.5um CMOS 工艺制作,所以在抗干扰、抗衰落性能以及国内外同类产品性能价格比等方面有着更加出众的表现。
■0.35um CMOS 数摸混合集成电路
■直序扩频半双工异步调制解调器
■二相相移键控,120KHz载频,带宽15KHz,传输速率500 bps
■接收灵敏度:100μVRMS
■15位伪码长度,可编程同步捕获门限
■I2C串行通信接口
■32Bytes SRAM (电池维护)
■可编程实时钟(秒/分/时/日/月/星期/年) (电池维护),支持数字频率校正
■上电复位/电压监测电路及看门狗定时器
■单+5V供电,I/O 口带 2500V ESD 保护
■工业级温度标准: -40ºC ~ +85ºC
■SOP20 / SOP24 / SOP28 封装
典型应用图:
基于PL2101的单片机低压电力线载波通信接口扩展
发布:2011-09-05 | 作者: | 来源: menglongfei | 查看:328次 | 用户关注:
本文介绍了低压电力线通信接口芯片PL2101与MSP430F149的接口。
早期的低压电力线载波通信芯片的接口电路相对复杂、抗干扰能力差,且多为国外产品,性价比低,因此,单片机系统较少采用低压电力线载波通信。
随着通信技术的发展,新型低压电力线载波通信接口芯片解决了以上缺点,使得单片机系统采用低压电
力线载波通信变得简单易用。
PL2101简介PL2101采用二相相移键控,载波频率120KHz,带宽15KHz,传输速率500bps。
它由单一的+5V电源
本文介绍了低压电力线通信接口芯片PL2101与MSP430F149的接口。
早期的低压电力线载波通信芯片的接口电路相对复杂、抗干扰能力差,且多为国外产品,性价比低,因此,单片机系统较少采用低压电力线载波通信。
随着通信技术的发展,新型低压电力线载波通信接口芯片解决了以上缺点,使得单片机系统采用低压电力线载波通信变得简单易用。
PL2101简介
PL2101 采用二相相移键控,载波频率120KHz,带宽15KHz,传输速率500bps。
它由单一的+5V电源供电,与单片机的接口简单,外围模拟发射/接收电路也较简单,工作时无需外接模拟混频器。
PL2101内置有5种实用的功能电路:时钟电路、32 Bytes SRAM、电压监测、看门狗定时器及复位电路。
其中,时钟与SRAM 在主电源掉电后可由3V备用电池供电继续工作。
采用PL2101扩展单片机低压电力线载波通信接口
硬件电路设计
PL2101 的半双工收发控制端、HEAD(数据同步端)、RXD_TXD (半双工数据收发、数据输入/输出端)引脚用于与单片机、DSP处理器收发数据,实现低压电力线载波通信功能;PL2101内部的寄存器采用标准I2C接口(由SCL、SDA引脚组成进行操作;另外,PL2101的 WDI(看门狗计数器清零输入端)、 RESET(上电及看门狗计数器溢出复位输出端)和PFo(电源掉电指示端)用于单片机对PL2101的工作状态监测。
采用PL2101为 MSP430单片机扩展低压电力线载波通信接口的原理如图1所示。
图中只画出了PL2101和MSP430F149的接口部分,PL2101的外围模拟发射/接收电路可参考芯片手册的典型电路。
使用MSP430F149的P1口与PL2101的8个引脚连接。
使用MSP430F149具有中断功能的 P1口的引脚P1.6连接HEAD,以实现在中断方式下发送/接收PL2101的数据;由于MSP430F149未集成I2C总线接口,因此, MSP430F149通过P1.2、P1.3引脚软件模拟I2C时序来访问PL2101的内部寄存器;另外,由于MSP430F149采用3.3V逻辑电平,PL2101采用5V COMS
逻辑电平,因此不能直接连接引脚,需要进行电平转换。
数据收发软件设计
MSP430F149只需对P1口操作就可以通过PL2101进行数据收发,实现与其它单片机的低压电力线载波通信。
单片机对PL2101的发送/接收数据工作时序如图2所示。
当PL2101相对单片机处于发射态时,PL2101由 HEAD的上升沿对内部解调的数据进行锁存输出,外部
单片机可在HEAD的下降沿后读取PL2101从电力线接收到的数据。
而当PL2101处于接收态时,PL2101在 HEAD的上升沿对RXD_TXD的数据进行锁存,可让外部单片机在 HEAD的下降沿后将数据置于RXD_TXD引脚,由PL2101发送到电力线上。
MSP430F149接收数据流程如图3所示。
程序采用子程序形式,采用中断方式接收数据。
MSP430F149发送数据流程与接收流程相似,可以看出,通过PL2101发送/接收数据的软件设计比较简单。
PL2101配置及监控软件设计
PL2101 的配置通过对其内部寄存器的操作来实现。
PL2101上电复位后,除写保护寄存器外,其它寄存器均处于写保护状态。
单片机系统对PL2101上电复位后,应先向PL2101的写保护寄存器写1xxx xxxx B以打开写保护,再按电网特性向捕获门限寄存器写入相关数据来配置PL2101。
外部单片机读写PL2101内部寄存器时,先产生起始位启动I2C总线,根据芯片要求,外部单片机须发出器件代码(1011000,高7位)和读写控制位(0,表示写,最低位),当数据正确时,PL2101将发出第1个确认位,外部单片机读出后再发出读写地址,然后外部单片机等待PL2101发送第2个确认位。
外部单片机读出PL2101发出的第2个确认位后,如果要向PL2101内部寄存器写一个字节时,则可直接发出数据,当PL2101接收完发出第3个确认位后,外部单片机则应发出停止位结束写操作。
MSP430F149写PL2101内部寄存器操作流程如图4所示。
也采用子程序形式。
I2C 总线时序请参考有关资料,本文不作讨论。
外部单片机读出PL2101发出的第2个确认位后,若要读PL2101内部寄存器的一个字节,必须再次发出一个总线起始位、发出一次器件代码和读写控制位 (1表示读),PL2101收到后将在发出第3个确认位后接着发送8位数据,由外部单片机接收。
外部单片机接收完后,可发出一个不确认位和结束位结束读操作;如果外部单片机发出确认位,则PL2101将发送下一个地址的寄存器数据,直至外部单片机发出一个不确认位和结束位结束读操作。
PL2101监控部分的软件设计比较简单,只需定时清PL2101的WDI引脚和扫描PFo 引脚就可实现,对RST操作可使PL2101恢复正常工作状态。
结语
对于单片机系统的通信,除广泛应用的RS-232、485等方式外,采用基于新型接口芯片的低压电力线载波通信也是一个不错的选择。
参考文献
1魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例.北京:北京航空航天大学
出版社,2002.
2 北京福星晓程电子科技股份有限公司.PL2101芯片手册.。