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前言
在傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，通常需要鋪設(shè)專用的通信線路。這不僅增加了建設(shè)成本，而且在一些場(chǎng)景中，如電力系統(tǒng)和家庭環(huán)境中，布線也可能變得極為復(fù)雜。而電力線載波通信（PLC）則是一種創(chuàng)新性的通信技術(shù)，它可利用電力輸電線路作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?。通過在電力線上調(diào)制和解調(diào)高頻信號(hào)，PLC 使得電力線路不僅僅是電能的傳輸通道，同時(shí)也成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體。
PLC 技術(shù)最初是為了滿足電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和控制的需求而發(fā)展起來的。通過在電力線上疊加高頻信號(hào)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在電網(wǎng)中傳輸控制命令和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，使得電力系統(tǒng)具備了遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能化的能力。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展到了家庭自動(dòng)化、智能電表、能源管理等多個(gè)領(lǐng)域。
PLC 的工作原理是將數(shù)字或模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻信號(hào)，然后通過電力線傳輸?shù)侥繕?biāo)位置。接收端對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，還原出原始的數(shù)據(jù)。這種技術(shù)的獨(dú)特之處在于其利用了電力線這一已有的基礎(chǔ)設(shè)施，無需額外的通信線路，降低了系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)的成本。
物奇 PLC 電力載波芯片
在 PLC 系統(tǒng)中，芯片是關(guān)鍵的組成部分，用于調(diào)制和解調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)，以及處理通信協(xié)議。PLC 芯片又稱為電力載波芯片，在智能家居、工業(yè)控制和電力系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛，提供了一種便捷而有效的數(shù)據(jù)傳輸方式。而 PLC 芯片又分為窄帶載波電力線通信芯片和寬帶載波電力線通信芯片。
窄帶載波電力線通信芯片是一種設(shè)計(jì)用于在較窄的頻譜范圍內(nèi)進(jìn)行通信的芯片。這類芯片主要關(guān)注的是在電力線通信環(huán)境中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離和高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸。其工作原理是通過選擇較低的頻譜范圍，以提高信號(hào)與噪聲之間的信噪比。這使得窄帶載波通信芯片在電力線較差的環(huán)境中表現(xiàn)更為出色。這種芯片通常應(yīng)用于需要長距離通信和對(duì)信號(hào)穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)景，如智能電網(wǎng)、電力系統(tǒng)監(jiān)控等。
而寬帶載波電力線通信芯片采用更寬的頻譜范圍，可以實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。這類芯片專注于在電力線通信中提供更大的帶寬，以支持短距離高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆拵лd波通信通常應(yīng)用于需要快速交換大量數(shù)據(jù)的場(chǎng)景，如家庭網(wǎng)絡(luò)、智能家居設(shè)備之間的通信等。雖然寬帶載波芯片在數(shù)據(jù)速率上表現(xiàn)優(yōu)秀，但在一些電力線環(huán)境中可能對(duì)信號(hào)穩(wěn)定性和傳輸距離有一定的限制，因此在選擇時(shí)需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景權(quán)衡優(yōu)缺點(diǎn)來決定使用哪種類型的 PLC 芯片。
物奇作為一家國內(nèi)領(lǐng)先的高性能短距通信與邊緣計(jì)算領(lǐng)域 SoC 芯片設(shè)計(jì)廠商，可為萬物互聯(lián)提供一流的 SoC 芯片和軟件解決方案，擁有高性能數(shù)傳 Wi-Fi 6 芯片、藍(lán)牙音頻主控芯片、PLC 電力載波芯片、低功耗邊緣計(jì)算芯片四大產(chǎn)品領(lǐng)域。本文聚焦于 PLC 電力載波芯片，匯總目前物奇推出的多款電力載波芯片，并對(duì)其進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)解析。
WQ3001
首先是一款 WQ3001 電力載波芯片，該芯片集成了兩個(gè)高性能 32 位 CPU，運(yùn)算速度最高達(dá) 480MIPS，工作在 0.1MHz-30MHz 頻段，可以管理數(shù)量超多的終端節(jié)點(diǎn)，優(yōu)質(zhì)的收發(fā)性能使電力線信號(hào)傳輸更穩(wěn)定、覆蓋率更高，同時(shí)還具有超大的儲(chǔ)存空間和豐富的外設(shè)接口。
WQ3001 符合國家電網(wǎng) HPLC 標(biāo)準(zhǔn)和南方電網(wǎng) HPLC 標(biāo)準(zhǔn)，配置 352KB 的 RAM 和 92KB 的 ROM，最大支持 16MB 的 FLASH 存儲(chǔ)。該芯片集成了以太網(wǎng)接口、4 路 UART、3 路 SPI、4 路 PWM、2 路 I C、6 路 ADC 以及超過 40 個(gè) GPIO 外設(shè)接口。其接收靈敏度達(dá)到 -95dBm，通信鏈路預(yù)算達(dá)到 120dB，覆蓋范圍廣泛。此外，WQ3001 支持多種加密安全引擎，為系統(tǒng)提供可靠的安全性保障。
WQ3011
WQ3011 電力載波芯片是國內(nèi)首顆基于于 RISC-V 開源架構(gòu)研發(fā)并率先量產(chǎn)的寬帶電力載波通信芯片，采用更寬的頻譜范圍，工作在 0.MHz-30MHz 頻段，可以實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，具有傳輸速率快、抗干擾能力強(qiáng)，組網(wǎng)迅速等優(yōu)點(diǎn)。
WQ3011 采用最新的 OFDM 技術(shù)，支持國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)最新的通信規(guī)約，同時(shí)兼容主流國際標(biāo)準(zhǔn)。該芯片內(nèi)置兩顆 32 位 RISC-V CPU，運(yùn)算速度最高可達(dá) 480MIPS。采用自主研制的多模態(tài) PLC PHY 技術(shù)，表現(xiàn)出極高的抗干擾性能。
此外，WQ3011 具備超大內(nèi)存和 Flash 存儲(chǔ)空間，為用戶提供更多的定制化開發(fā)可能性。豐富的 SPI、UART、PWM 接口滿足物聯(lián)網(wǎng)外設(shè)的各種應(yīng)用需求。值得一提的是，WQ3011 還首創(chuàng) 4 合 1 功能，包括 HPLC、國際 / 中國國密安全、AFE、RISC-V 雙核，為通信系統(tǒng)提供了更全面的功能集成。
WQ3031
WQ3031 電力載波芯片集成高性能 LineDriver，內(nèi)置 RISC-V 異構(gòu)三核處理架構(gòu)，運(yùn)算速度最高達(dá) 720MIPS，全面支持 IEEE1901.1 國際標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)兼容國網(wǎng) / 南網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)；工作在 0.1MHz-30MHz 頻段，可實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有電力線上的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率快、抗干擾能力強(qiáng)、組網(wǎng)迅速。
WQ3031 具備六個(gè)通道的高速高精度 ADC，配置 640KB 的 RAM 和 256KB 的 ROM，支持 2MB/4MB 的 FLASH 存儲(chǔ)，并配置了專門為照明調(diào)光而優(yōu)化的 EPWM 功能，可實(shí)現(xiàn)高階的調(diào)光調(diào)色，支持多種安全加密引擎，為系統(tǒng)提供可靠的安全性保障。
關(guān)于物奇
物奇微電子股份有限公司成立于 2016 年，在重慶、上海、長沙、香港、深圳等地設(shè)有研發(fā)中心和客戶支持中心，是國內(nèi)領(lǐng)先的高性能短距通信與邊緣計(jì)算領(lǐng)域 SoC 芯片設(shè)計(jì)廠商，依托領(lǐng)先的通信連接技術(shù)，為萬物互聯(lián)提供一流的 SoC 芯片和軟件解決方案。公司擁有高性能數(shù)傳 Wi-Fi 6 芯片、藍(lán)牙音頻主控芯片、PLC 電力載波芯片、低功耗邊緣計(jì)算芯片四大產(chǎn)品領(lǐng)域。產(chǎn)品性能和品質(zhì)處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位，為 TPLINK、OPPO、哈曼、榮耀、安克創(chuàng)新、商湯科技、吉利汽車、小米等國內(nèi)外眾多知名客戶提供一流的芯片方案，業(yè)務(wù)廣泛覆蓋智能家居、消費(fèi)電子、電力物聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域。
充電頭網(wǎng)總結(jié)
目前 PLC 電力載波芯片已廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)、家庭自動(dòng)化、工業(yè)控制、智能照明、遠(yuǎn)程監(jiān)控與測(cè)控、電力線通信和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中，PLC 電力載波芯片實(shí)現(xiàn)了設(shè)備之間的高效通信、遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制、智能家居連接以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備互聯(lián)互通等功能，從而推動(dòng)了各領(lǐng)域的智能化和自動(dòng)化發(fā)展。
本文介紹了物奇微電子股份有限公司已推出的三款 PLC 電力載波芯片，這三款芯片都集成高性能 RISC-V 內(nèi)核 CPU，具有超大內(nèi)存、Flash 存儲(chǔ)空間和豐富的外設(shè)接口，支持廣泛頻譜范圍，擁有高速數(shù)據(jù)傳輸、抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)。
