[發明專利]一種基于Cortex-M3內核新型解調機制的調制解調電路

無效

• 申請號: 201310371822.6
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103532893A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 張建光;劉福玉;李建軍
• 申請（專利權）人: 北京和信瑞通電力技術有限公司
• 主分類號: H04L27/12
• 分類號: H04L27/12;H04L27/14
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

技術領域

本發明涉及一種基于Cortex-M3內核新型解調機制的調制解調電路，屬于數字信號處理技術領域。

?背景技術

近年來，傳統的電網已經不能滿足現代人的需求了，智能電網逐漸發展起來了。智能電網不僅實現了配電的自動化，同時也越來越人性化，有效地避免了大規模停電事故的發生。智能電網一般由總站和子站組成。總站控制子站，子站在進行相應的調度和監測。而通常總站與子站的距離都比較遠，普通的數字通訊已經不能滿足需求。總站與子站需要進行穩定可靠地通訊，必須要借助通訊設備。雖然有的遠程通訊正在不斷發展，如光纖，GPRS等，但造價畢竟偏高。常用的通訊設備還是電力調制解調器。傳統的電力調制解調器往往由專門的FSK調制解調芯片實現，外圍的輔助電路設計較為復雜，信號處理涉及多種芯片，而隨著技術的革新，這種類型的芯片逐漸有點力不從心，更新換代慢，逐漸面臨淘汰。傳統的FSK調制解調芯片功能較為單一，不能靈活更改，不符合現代復雜化的通訊環境。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種基于Cortex-M3內核新型解調機制的調制解調電路，替代了傳統的FSK調制解調芯片，不僅優化了電路設計，對外接口豐富、處理信號的能力更加快速、穩定、可靠、安全、靈敏，而且具有通道切換和通道保持功能，保障了系統的可靠性。可以廣泛的應用于相關產品的開發之中，為整個系統提供最為可靠的底層支持以及運行支持。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：一種基于Cortex-M3內核新型解調機制的調制解調電路，該電路以STM32F103VCT6作為微處理器，主要由單片機最小系統，FSK調制電路，及解調電路，數字通訊模塊，信號電磁隔離電路及電源模塊等組成。

數字信號調制過程：STM32F103VCT6微控制器單元通過二進制頻移鍵控2FSK對數字信號進行調制，用DA產生的載波信號的頻率是根據數字信號傳輸過來的信號在兩個不同的模擬頻率間變化。就是把二進制的數據借助軟降算法將信號調制處理。

STM32F103VCT6微控制器單元內部的D/A模塊產生原始模擬信號后，DA本身自己輸出的電壓幅度最大到3.3V，直接傳輸信號幅度偏小，通過外圍調制信號處理電路進行放大處理后就得到FSK產生的信號。

模擬信號解調過程：Cortex-M3內核處理器在電網上的二進制頻移鍵控解調就是通過借助直接脈沖計數式鑒頻法原理的部分功能，再加上合適的處理電路實現的。當模擬信號到來時首先會經過一個低通濾波器，然后再經過兩級運放放大器將信號先放大10倍，再放大5倍，這樣總共放大50倍，此時信號會變成最大值+5V、最小值-5V的方波。這樣幅度的信號MCU的引腳不可以直接接入。所以又經過了一個74HC14觸發器，信號就可以接入MCU處理器了。注意此時的74HC14的供電電源為+3.3V。為了更好的保護MCU的管腳，可以對信號進行鉗位，加上兩個二極管。

STM32F103VCT6微控制器單元通過定時器對方波的波寬、周期及個數進行捕捉，就可分析出頻率成分代表的是0還是1，從而實現解調功能。

系統提供看門狗功能可以防止程序出現死循環。

本發明技術方案是這種基于Cortex-M3內核的調制解調電路采用全新的硬件框架結構和新型解調機制設計思想，吸收了以往嵌入式最小系統的優點。本發明具有以下優點：

（1）集成度高，本發明采用基于Cortex-M3內核的STM32F103VCT6微控制器單元，代替了傳統的FSK調制解調芯片及信號處理電路，由一個單一的功能更強大的設備替換三個或四個傳統的8位器件，實現更多的功能。采用可編程邏輯器件技術，簡化電路板的設：計，使得電路設計更加精簡，集成度高，提高穩定性；

（2）靈活度高。本發明采用基于Cortex-M3內核的STM32F103VCT6微控制器單元對信號進行FSK二進制頻移鍵控調制，支持多種波特率及FSK頻率，為適應不同的模擬通道，安排了多種中心頻率供用戶選用，使用靈活方便；

（3）穩定性高。本發明采用基于Cortex-M3內核的MCU處理器，模擬通道采用FSK調制技術，數字通道采用將通信雙方從電氣上完全隔離的方法，因此它們的抗干擾能力較強，穩定性高；

（4）應用范圍廣、效率高。自動增益電路及軟件解調方式使接收電平的范圍很寬，傳輸的數據代碼格式不受限制，為用戶提供了無記憶效應的“透明”通道。對數據信號不存儲，不分析，時延較小，傳輸效率較高；