基于ARM与电力线载波技术的广场照明系统设计

　　引言

　　目前大空间的广场或教室等场所的照明系统绝大部分都采用完全照明的方式，即使只有某个部分区域有人活动也会开放全部的照明设备，从而造成了巨大的电能浪费。因此设计了基于ARM9和电力线载波通信技术相结合的控制系统，能够实时检测大空间中各区域人员活动情况，并根据控制指令以及事先设好的算法控制相应区域的照明设备点亮及照明时间，并能够对控制信息、照明情况进行记录，便于管理与查询。这样在人员较少的时候，大空间中只有局部区域照明设备点亮，从而实现大幅度节约电能。

　　1 硬件组成及原理

　　为了更好地实现控制与节能，将广场照明系统分为若干个区域，每个区域都由一个单片机从机系统负责单独控制。广场分区照明系统总体结构如图1所示，整个系统分为主机系统和从机系统两部分。主机以S3C2410为核心，负责接收工作人员指令和从机传过来的信息并实施全局控制，还支持信息存储和查询等;从机以单片机为核心，负责某特定区域检测人员情况，并与主机以电力线载波的方式进行通信，还负责该区域照明控制。下面就重要部分进行分别介绍。

　　1.1 主控制器

　　本系统的主控制器采用三星公司的S3C2410处理器，与电源电路、时钟电路、存储器系统及复位电路共同组成微控制系统。复位电路选用了系统监视复位芯片IMP811S，可提供高效的电源监视功能，确保系统工作正常。

　　S3C2410是一款基于ARM920内核的16/32位RISC嵌入式处理器微处理器，运行频率可达203 MHz，在此基础上扩展了一系列完整的通用外围接口单元，能够提供高性价比的嵌入式解决方案。S3C2410系统外围接口单元包括支持55个中断源的中断控制器，4路DMA控制器，117个通用I/O口，3个可编程波特率的UART，LCD控制器，8路10位A/D转换器，SD卡接口，1个多主机I2C总线控制器，2个SPI接口等。

　　1.2 电力线通信接口

　　主机与多个从机之间的通信是基于电力线载波方式的，因此必须在一个变压器供电范围内。电力线载波通信的实现选用了高性能的通信芯片M1200E，MI200E是一款针对低压电力线环境优化设计的高性能通讯芯片，内部集成了诸如多阶开关电容滤波器，高效数字放大器，CRC-16硬件校验等多种电路，Mi200E数据速率为200～1 600 b/s。同时，通过系统设计，它可以实现200～1 600 b/s的自适应速率。MI200E的频率为57.6 kHz，76.8 kHz和115.2 kHz，该频段符合欧洲标准。

　　图2所示为S3C2410与MI200E芯片的硬件接线图，图中未给出MI200E的电源连接，实际使用需将其3个电源均接+5 V。S3C2410的SPI接口与MI200E的SPI引脚相连，并用GPF口控制其复位和片选，还将Q1和Q2的输出接S3C2410的EINTO中断引脚，这样发送完毕就会产生中断，以方便编程。图2中各参数是在76.8 kHz的载波频率情况下给出的，若载波频率变化，则参数应做适当调整。