200M速率电力线Modem设计与实现

　　3电力线调制解调器设计要点

　　在复位信号的上升沿，INT6300读取配置信息，正确的设置自己的工作状态。
在此，我们设置HM_SEL[1:0]=01，INT6300工作在MAC模式。BM_SEL=1，系统从SPI FLASH启动。CFG_SEL＝1，SDRAM的配置信息来自SPI FLASH。

　　INT6300要求一个精确的系统时钟晶振时钟电路如图2所示。

图2 晶振时钟电路

　　晶振Y1请选用基频晶振。如果选用了泛音晶振，可能起振后的频率不在37.5MHz这个频点上。当选用的晶振精度不是很高的时候，可以用 C1来调整系统时钟的频率。R1提供DC反馈电压，R2限制晶振的电流大小，R3限制IC的AFE部分时钟输出电流，用于降低辐射和减小振铃。

图3 推荐PLL电源部分滤波电路

　　INT6300内部集成PLL电路倍频75MHz的系统主时钟产生数字处理要求的更高的时钟。PLL部分有单独的电源和地，因此要求外部电路提供滤波功能，尽量减小系统噪声耦合进PLL电路。这样PLL电路产生的时钟的抖动能降到最小。推荐的滤波电路如图3所示。
INT6300设置为MAC工作模式，在此模式下，INT6300提供4个状态灯指示系统的不同工作状态。系统状态工作表如表1所示。

　4电力线上传导的频谱特性图

　　从电力线传导频谱特性图上，我们可以清楚的看到我们使用的频率范围是2～28MHz的范围。其中有一些开槽的部分是因为在制定HomePlug AV的标准时，为了电力线通信的信号不干扰到业余无线电的信号而禁止使用。因为INT6300采用OFDM编码方式，因此软件上很容易避开禁用的频率。

图4 电力线传导频谱特性图

　　电力线网络的安全性及PUSH BUTTON的使用

　　1 电力线网络安全

　　由于电力线网络是一个开放式的共享网络，因此人们比较关注电力线网络上的数据安全性问题。我们先介绍两个术语。

　　NEK:网络加密键值（Network Encryption Key）。这个键值用于加密电力线网络上传输的数据。在电力线上传输的数据用NEK值，采用128bit-AES加密算法加密。如果两个产品的NEK值不相同，两个产品就不能通信。这样同一个电力线上有不同的局域网。

　　NMK:网络管理键值（Network Management Key）。一个键值对应一个HomePlug AV局域网。在同一个HomePlug AV局域网中的所有成员，NMK值是相同的。主站点CCo用这个键值管理加入电力线局域网的从站点STA。NMK码由用户由PC上的管理软件输入或者 PIB中的网络密码产生。

　　当一个电力线网络产品上电后，它先执行一个网络的发现，然后决定它的下一步的动作。如果电力线上没有和它NMK值相同的其他电力线网络产品，它就申明自己为主站点CCo，等待其他后上电的电力线网络产品的加入申请。如果发现电力线上已有和自己NMK值相同的网络产品，则申明自己为从站点 STA。然后向CCo申请加入此VLAN。CCo分配网络号(NID)和设备终端号(TEI)给新加入的产品。新加入的电力线产品获得CCo的授权后，可以和此VLAN内的任何设备通信。

　　2 PUSH BUTTON键的使用

　　使用网络密码管理在许多时候使人感到不方便，因此INT6300使用一种称为PUSH BUTTON的技术。这个功能和无线产品中的PUSH BUTTON的功能一样。图5是该产品的使用场景。

图5 PUSH BUTTON使用场景

　　使用场景一：假设STA A和STA B组成一个HomePlug AV局域网，我们称为AVLN AB。STA C的NMK和STA A及STA B的NMK不相同。但STA C想加入AVLN AB中。我们按STA A或STA B的PUSH BUTTON键小于3s。然后马上按STA C的PUSH BUTTON键小于3s。此时，我们称STA A/B为加者(Adder)，STA C为加入者(Joiner)。这时形成一个新的HomePlug AV局域网我们称为AVLN ABC。

　　这个网络使用AVLN AB的NMK管理网络成员。

　　使用场景二：假设STA A和STA B组成一个HomePlug AV局域网，我们称为AVLN AB。假设STA C和STA D组成一个HomePlug AV局域网，我们称为AVLN CD。

　　如果STA C想加入AVLN AB。按住STA C的PUSH BUTTON键大于10s。复位STA C的NMK值到一个随机值。这样AVLN CD这个网络就不存在了。目前的情况和场景一一样。按住STA A或B的PUSH BUTTON键小于3s，然后按STA C的PUSH BUTTON键小于3s。这时形成AVLN ABC网络。新网络的NMK值为AVLN AB的NMK值。

　　结束语

　　在本文中详细阐述了如何基于INT6300芯片设计一款符合HomePlug AV标准的电力线调制解调器，以及此产品的特性和功能。我们能看到宽带电力线通信技术应用的领域甚广，不需要另外布线，安装方便等特点越来越受到大家的重视。随着数字家庭市场的启动，我们有理由相信宽带电力线通信会和无线WiFi、xDSL一起成为数字家庭骨干网的选择之一，在未来的数字家庭的市场上三分天下。