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【摘 要】以电力线载波调制解调芯片ST7538和单片机STM32F103CVT6为核心,设计了一种用于海洋拖缆的电力线载波通信系统.该系统能在不加额外通信线缆的基础上,实现FSK调制的载波通信,最高波特率可达4.8Kbps,给使用拖缆作为水面水下电力供应的海洋勘探项目提供了一种不需要附加线缆的通信方式.

【关 键 词】海洋通信,电力线载波,ST7538,FSK

1.引言

可控源电磁（CSEM,MarineControlled-SourceElectromagic）勘探系统是一种应用于深水区油气勘探的重要技术手段.其基本方法是通过水面船只拖曳水下电磁发射源,对分布于海底的探测网基点发射大功率周期性的电磁波.通过测量含油气岩层的电阻率来寻找油气的高阻异常.[1]

海洋通信无法简单实现陆上使用的无线电通信,水面船只和水下拖体之间的通信手段大多还依赖于有缆通信.而电力线载波通信（PLC,PowerLineCommunication）是一种通过电力线实现通信的技术.它最大的特点是在现有电力线缆的基础上进行通信,不需要重新铺设缆线.因此,将电力线载波通信应用于可控源电磁勘探系统的水下通信,能有效降低工程成本,具有不可替代的优越性.

2.PLC调制技术

电力线载波通信发展至今,主要有频移键控（FSK）和相移键控（PSK）两种调制方式.其中PSK调相方式调制速率高、速度快,技术实现简单,但抗噪声能力差,一旦相位受到干扰,数据无法容错,相对而言FSK调频方式虽对窄带脉冲噪声比较敏感,但在增加有效滤波的条件下,能实现较高的通信速率,而且调制也相对简单、容易实现.[2]典型的FSK调制解调芯片如意法半导体（SGS-THOMSON）公司的ST7538系列芯片,通信波特率可达4800bps.

3.通信系统硬件设计

3.1芯片选型

（1）调制解调芯片ST7538

ST7538是意法半导体公司在电力载波芯片ST7536、ST7537基础上推出的又一款半双工、同步/异步FSK电力线载波通讯modem芯片,具有8个工作频点（60KHz～132.5KHz）,接收灵敏度可达1mVRMS,通信波特率最高可达4800bps.另外该芯片还具有过零检测、看门狗、集成运算放大器等功能.几乎所有功能都可通过对内部24bit寄存器编程进行配置.因此,是一款性能高,功能全的电力线载波调制解调芯片.

（2）主控芯片STM32

此系统中选用的主控芯片采用意法半导体公司基于ARMCortex-M3的STM32系列增强型32位处理器芯片STM32F103VCT6（后简称STM32）,此芯片为100脚贴片封装,且绝大部分I/O引脚兼容5VTTL电平.STM32F103VCT6采用3.3V低功耗供电,具有256K的FLASH和48K的RAM,最高工