BL6810_V1.0_en

BL6810 低压电力线载波 SoC 芯片 1. 功能概述 贝岭公司研发的 BL6810 是一款基于电力线网络的调制解调通讯 SoC 芯片，调制方式为 BPSK/DSSS；具有多频点、多速率的特点；支持信号的自适应接收；内嵌 MCU 核，支持网 络 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ；兼容 EIA709.2 和 DL/T-645。 可应用于低压电力线载波远程自动抄表（AMR），智 能家居控制，远程路灯监控，工业控制等应用中。功能框图如下： HPF AGC LPF 5M,12Bit DACPreDriver 5M,12Bit ADC PLC Transceiver (BPSK,DSSS15,DSSS63) 4 carriers MCU Controller Flash Memory SRAM Flash Controller SPI Interface Power monitor Reference Gen Crystal Oscillator Configuration & Status Registers IOs/Uart Regulator BL6810 Block Diagram CRC RS Codec LPF 图 1、BL6810 的基本框图 2. 主要特点  全集成的电力线载波通讯 SoC 芯片  全集成的模拟前端：  12bit ADC 和 DAC（采样频率位 5MHz）  片内集成模拟高性能的高通和低通滤波器  66dB 增益可调的低噪声自动增益控制模块  输入灵敏度 5uV  高性能发射器  高性能嵌入式 DSP，特点包括：  4 个子载波：131.58k/263.16k/312.5k/416.67kHz  BPSK，DSSS-15，DSSS-63 可编程调制  三种通讯速率: 5.48kbps/783bps(15 DSSS)/87bps(63 DSSS)  自适应接收技术和冗余发送技术  支持过零点传输  RS 纠错编解码和支持 CRC16 校验  全兼容 EIA709.2 和 DL/T-645  片上集成嵌入式 MCU 核  高性能 MCU 核  4k 字节 SRAM  28k 字节 Flash 存储器  片上外设：  主机控制器 UART 接口--- SoC 模式  SPI 外部控制接口--- Device 模式  高速 flash 存储器接口，用于程序代码的烧入  看门狗定时器  5V 单电源供电，片内集成 1.8V 的线性稳压器为数字核心电路供电  芯片工作温度范围：-40ºC~85 ºC  LQFP32 封装 3. 管脚说明 引脚 编号 引脚名称 引脚 类型 引脚说明 1 Test I Testing mode: 1 for test mode, 0 for normal operation This pin has internal pull down resistor （53kOhms） 2 Mode I 0: device mode, 1: SoC mode 3 Rstb I Pin reset, active low 6 TDO O SoC mode: Flash programming interface Device mode: not used 7 TDI IO Open-drain output，it needs 4.7kOhms pull-up resistor. SoC mode: Flash programming interface Device mode: not used 8 TCK IO Open-drain output，it needs 4.7kOhms pull-up resistor. SoC mode: Flash programming interface Device mode: not used 9 TDS IO Open-drain output，it needs 4.7kOhms pull-up resistor. SoC mode: Flash programming interface，复用 P37 Device mode: not used 10 ZX IO Open-drain output，it needs 4.7kOhms pull-up resistor. Zero crossing input 11 TXD IO Open-drain output，it needs 4.7kOhms pull-up resistor. UART Output，复用 P31 12 RXD IO Open-drain output，it needs 4.7kOhms pull-up resistor. UART Input，复用 P30 13 INT IO Open-drain output，it needs 4.7kOhms pull-up resistor. Device mode：Interrupt, active low SoC：not used，P36 14 SDO IO Open-drain output，it needs 4.7kOhms pull-up resistor. Device mode：SPI interface； SoC mode：P35 15 SDI IO Open-drain output，it needs 4.7kOhms pull-up resistor. Device mode：SPI interface； SoC mode：P34 16 SCS IO Open-drain output，it needs 4.7kOhms pull-up resistor. Device mode：SPI interface； SoC mode：P33 17 SCK IO Open-drain output，it needs 4.7kOhms pull-up resistor. Device mode：SPI interface； SoC mode：P32 18 DGND IO Digital ground 19 DVDD IO Digital power supplier 22 OSCI I Crystal input 23 OSCO O Crystal output 24 NC_P IO Not connected 25 NC3 IO Not connected 26 NC_N IO Not connected 27 TX O Signal output 28 AVDD IO Analog power supplier 29 AGND IO Analog ground 30 VREF IO Voltage reference，外接 120k 欧姆电阻到地用来提 供内部电路所需的偏置电流 31 RXP I Signal input（差分正端） 32 RXN I Signal input（差分副端） Note: pad4,5,20,21 not used. 4. 封装图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718192021222324 25 26 27 28 29 30 31 32 BL6810 T E S T M O D E R S T B T D O T D I T C K TDS ZX TXD RXD INT SDO SDI SCS S C K D G N D D V D D O S C I O S C O N C _ P NC3 NC_N TX AVDD AGND VREF RXP RXN 5. 性能指标 5.1 最大额定值 符号 参数说明 数值 单位 VDD 电源电压 -0.3 ~ 6.0 V Vpin 管脚电压 Vss-0.3 ~ Vdd+0.3 V Tstg 存储温度 -55 ~ 150 °C 5.2 直流电气参数及定义 参数 符号 规格 单位 Min. Typ. Max. 电源电压 VDD 4.5 5 5.5 V 工作频率 F 20 MHz 工作温度 TA -40 +85 C 工作电流 I 40 mA 符号 参数说明 条件 参数值 单位 最小值 典型值 最大值 VDD 工作电压 4.5 5 5.5 V IDD 工作电流 40 mA VIL 输入低电平 VSS 0.3VDD V VIH 输入高电平 0.7VDD VDD V IIL 输入漏电流 VIL=0V 5 uA IIH 输入高漏电 VIH=5.0V 5 uA VOL 输出低电平 Pullup 1K欧姆 1V V VOH 输出高电平 Pullup 1K欧姆 VDD-1V V note：管脚 1（test）上有下拉电阻，输入高漏电最大有 150uA； 管脚 6（TDO）是正常的输出管脚，其它的都是 open-drain输出管脚。 5.3 工作参数 符号 参数说明 条件 参数值 单位 最小值 典型值 最大值 BWbpf 接收带通滤波 器带宽 频谱分析仪 扫频 110~550 KHz VINmin 输入灵敏度 差分输入 5 uV VINmax 最大输入幅度 差分输入 400 mV AGC_range 自动增益控制 范围 0 66 dB AGC_step 自动增益最小 Step 2.2 dB Voffs_RX_in 输入 offset AGC = 66dB 0.1 mV Voffs_RX_in 输入 offset AGC = 0dB 20 mV Voutmax 输出幅度 Rload=1MOhms ±1.5 V HD2 二次谐波 Fc=131.58kHz 263.16kHz 312.5kHz 416.67kHz 40 dB HD3 三次谐波 Fc=131.58kHz 263.16kHz 312.5kHz 416.67kHz 40 dB CLTX_OUT 输出容性负载 400 pF RLTX_OUT 输出阻性负载 200 Ohms Fc 载波频率 131.58 263.16 312.5 416.67 KHz DataRate 数据速率 BPSK DS15 DS63 5.48K 783 87 bps 6. MCU 说明 BL6810 中采用的是增强型 8051（参考 Verisilicon datasheet）。 7. 通信模块说明 由图２所示，BL6810 信号通路上的主要模拟模块包括高通滤波器 （HPF），可变增益放大器（VGA），低通滤波器（LPF），模数转换器（ADC）， 数模转换器（DAC），输出低通滤波器（TX-LPF）和 ClassＡＢ输出驱动电 路。RX 部分：HPF 用于滤除 100KHz 以下的低频信号，VGA 提供 0~66dB 的电压增益，LPF 是抗混叠滤波器，ADC 将模拟信号量化为 12bit 供 DIGITAL 模块处理；TX 部分：数字发送模块提供的 12bit 数字信号经过 DAC 转换为 模拟信号，送到输出低通滤波器滤波后，由 ClassAB 输出驱动电路将载波信 号输出到片外。 HPF AGC LPF 12bit ADC 12bit DACLPF Class AB Pre-Driver RXP RXN TX TX data 12bit data 图２、ＢＬ６８１０模拟前端 如图３所示，ＡＤＣ输出的１２位数字信号首先经过高性能带通滤波器 滤除带外噪声后，进行信号降采样，降采样后的信号及其９０度移相信号送 入ｃｏｓｔａｓ环进行环路锁定，锁定后的信号经过内插和匹配滤波器的处 理后送入ｆｒａｍｅ ｌｏｃｋ模块提取接收信号。最后把接收到的信号送 入ＭＣＵ进行处理。发送信号相对比较简单，ＭＣＵ把需要发送的数据写入 通信发送模块，然后把数据加载到载波上，经过成型滤波器后把信号送入模 拟前端的ＤＡＣ中，经过ＬＰＦ和Ｐｒｅ－ｄｒｉｖｅｒ输出到片外。 Bandpass Filter decimation hilbert filter costas loop （bit lock） interpolation matching filter Frame lock 12bit data frame data1 frame data Gen Match filter carrier 1,2,3,4 MCU data12bit txdata Carrier1 Carrier 2 Carrier 3 Carrier 4 frame data2 frame data3 frame data4 图３、ＢＬ６８１０通信接收模块 8. SPI 接口设计 串行外围设备接口（SPI）是摩托罗拉开发的四线串行通信协议，SPI协议 是以主从方式工作的，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，下图为 设备的 SPI接口示意图。该接口在工作时，主设备通过提供移位时钟和从使能信 号来控制信息的流动。从使能信号是一个可选的高低电平，它可以激活从设备（在 没有时钟提供的情况下）的串行输入和输出。在没有专门的从使能信号的情况下， 主从设备之间的通信则由移位时钟的有无来决定，在这种连接方式下，从设备必 须自始至终保持激活状态，而且从设备只能是一个，不能为多个。 端口描述： SCS SCK SI SO SOE RST CLK ADR[6:0] DBI[7:0] DBO[7:0] WENA SPI_IP 端口名 输入/ 位宽 同/异步 功能描述 出 RST IN 1 异步 内部系统复位信号 CLK IN 1 同步 主时钟（10MHz） ADR OUT 7 同步 外部可访问寄存器组的地址总线输 入 DBI IN 8 同步 外部可访问寄存器组的数据总线输 出 DBO OUT 8 同步 外部可访问寄存器组的数据总线输 入 WENA OUT 1 同步 外部可访问寄存器组的同步写使能 SCS IN 1 异步 SPI片选输入 SCK IN 1 异步 SPI串行时钟输入 SI IN 1 异步 SPI串行数据输入 SO OUT 1 同步 SPI串行数据输出 SOE OUT 1 同步 SPI串行数据输出使能控制 逻辑功能描述： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7 SCS SCK SDI SPI BYTE WRITE OPERATION 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 SCS SCK SDI SPI BYTE READ OPERATION D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7SDO 9. 寄存器说明 在ＳｏＣ模式下，ＭＣＵ通过访问ＳＦＲ地址中的 0xd9 和 0xd8 来访问 与通信相关的寄存器。0xd9 中存储的是通信寄存器空间的地址；0xd8 中存 储的是通信寄存器空间读出或写入的数据。另外通信寄存器空间有写保护， 在进行写操作前，应先往 0xd9 中写入 0xff，0xd8 中也写入 0xff，这样就可 以解除寄存器的写保护。发送数据时，MCU 需要向 0xda 中写入需要发送的 数据。在 Device 模式下，发送数据写入通信寄存器 0x13 地址中。 9.1 芯片版本号 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 Version ID 0x00 0xa1 RO 芯片版本号 9.2 电力线周期值 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 Line period 0x02 0x00 RO 电力线信号的一个周期的时间， 0.1ms/LSB 9.3 自动增益控制 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 AGC_CTR 0x09 0x00 RW [7]:自动/手动控制，1：手动控制，0： 自动控制 [4:0]: AGC 增益；1LSB 代表 2dB 9.4 发送控制 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 XT_CTRL 0x10 0x00 RW [7]:发送/接收，“1”为发送 [6:3]:reserved [2]:Power down DAC [1]:过零点发送 [0]:火线更新发送 9.5 发送载波/速率选择 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 XT_SEL 0x11 0x10 RW [7:4]:载波选择 [4]:131.58kHz [5]:263.16kHz [6]:312.50kHz [7]:416.67kHz [6:3]:reserved [1:0]:速率选择 00:5.48Kbps，BPSK 01:783bps, DSSS15 10:87bps, DSSS63 11:reserved 9.6 发送幅度控制 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 XT_AMP 0x12 0x80 RW 0x00~0xff 0x00 最小 0xff 最大 9.7 发送数据 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 XT_DATA 0x13 0x00 RW Device 模式下，发送数据写入此寄存 器 9.8 发送状态寄存器 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 XT_STATUS 0x14 0x00 RW [7]: 发送结束 [6:3]:reserved [2]:发送成功 [1]:发送超时 [0]:发送数据缓存空 9.9 接收状态 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 Rec_Status 0x25 0x00 RO [7]:reserved [6]:接收到 DSSS63扩频信号 [5]:接收到 DSSS15扩频信号 [4]:接收到 BPSK信号 [3]:接收到载波 4的中断 [2]:接收到载波 3的中断 [1]:接收到载波 2的中断 [0]:接收到载波 1的中断 9.10载波 1 的 frame 相位 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 FPHASE_Carrier1 0x26 0x00 RO 载波 1 的 frame 相位 9.11载波 1 的中断状态信息 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 INTMSG_Carrier1 0x27 0x00 RO [7]:过零点接收时，接收到帧头信号 [6]:火线更新时，接收到帧头信号 [5]:信号帧尾接收失效 [4]:信号帧头接收失败 [3]:信号帧尾接收成功 [2]:数据接收中 [1]:检测到帧头信号 [0]:检测到载波信号 9.12载波 1 的接收数据 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 DATA_Carrier1 0x28 0x00 RO 载波 1 接收到的数据 9.13载波 1 接收到的奇偶校验位 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 Parity_Carrier1 0x29 0x00 RO 载波 1 接收到的奇偶校验位 [7:3]:Reserved [2]:奇偶校验位 [1:0]:2’b01（如果接收正确） 9.14载波 2 的 frame 相位 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 FPHASE_Carrier2 0x2a 0x00 RO 载波 2 的 frame 相位 9.15载波 2 的中断状态信息 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 INTMSG_Carrier2 0x2b 0x00 RO [7]:过零点接收时，接收到帧头信号 [6]:火线更新时，接收到帧头信号 [5]:信号帧尾接收失效 [4]:信号帧头接收失败 [3]:信号帧尾接收成功 [2]:数据接收中 [1]:检测到帧头信号 [0]:检测到载波信号 9.16载波 2 的接收数据 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 DATA_Carrier2 0x2c 0x00 RO 载波 2 接收到的数据 9.17载波 2 接收到的奇偶校验位 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 Parity_Carrier2 0x2d 0x00 RO 载波 2 接收到的奇偶校验位 [7:3]:Reserved [2]:奇偶校验位 [1:0]:2’b01（如果接收正确） 9.18载波 3 的 frame 相位 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 FPHASE_Carrier3 0x2e 0x00 RO 载波 3 的 frame 相位 9.19载波 3 的中断状态信息 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 INTMSG_Carrier3 0x2f 0x00 RO [7]:过零点接收时，接收到帧头信号 [6]:火线更新时，接收到帧头信号 [5]:信号帧尾接收失效 [4]:信号帧头接收失败 [3]:信号帧尾接收成功 [2]:数据接收中 [1]:检测到帧头信号 [0]:检测到载波信号 9.20载波 2 的接收数据 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 DATA_Carrier3 0x30 0x00 RO 载波 3 接收到的数据 9.21载波 3 接收到的奇偶校验位 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 Parity_Carrier3 0x31 0x00 RO 载波 3 接收到的奇偶校验位 [7:3]:Reserved [2]:奇偶校验位 [1:0]:2’b01（如果接收正确） 9.22载波 4 的 frame 相位 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 FPHASE_Carrier4 0x32 0x00 RO 载波 4 的 frame 相位 9.23载波 4 的中断状态信息 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 INTMSG_Carrier4 0x33 0x00 RO [7]:过零点接收时，接收到帧头信号 [6]:火线更新时，接收到帧头信号 [5]:信号帧尾接收失效 [4]:信号帧头接收失败 [3]:信号帧尾接收成功 [2]:数据接收中 [1]:检测到帧头信号 [0]:检测到载波信号 9.24载波 4 的接收数据 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 DATA_Carrier4 0x34 0x00 RO 载波 4 接收到的数据 9.25载波 4 接收到的奇偶校验位 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 Parity_Carrier2 0x35 0x00 RO 载波 4 接收到的奇偶校验位 [7:3]:Reserved [2]:奇偶校验位 [1:0]:2’b01（如果接收正确） 9.26接收状态及载波接收屏蔽 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 STATUS_MASK_Carrier 0x36 0x00 RW [7]: 载波 4 接收中 [6]: 载波 3 接收中 [5]: 载波 2 接收中 [4]: 载波 1 接收中 [3]: 屏蔽载波 4 接收 [2]: 屏蔽载波 3 接收 [1]: 屏蔽载波 2 接收 [0]: 屏蔽载波 1 接收 9.27火线更新接收状态 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 FRec_Status 0x37 0x00 RO [7]:reserved [6]:接收到 DSSS63扩频信号 [5]:接收到 DSSS15扩频信号 [4]:接收到 BPSK信号 [3]:接收到载波 4的中断 [2]:接收到载波 3的中断 [1]:接收到载波 2的中断 [0]:接收到载波 1的中断 9.28接收信号信噪比计算控制状态寄存器 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 SNRCAL_CTRL_STATUS 0x40 0x00 RW [7]:reserved [5:4]:信噪比输出载波选择 00：载波 1 01：载波 2 10：载波 3 11：载波 4 [3:0]:信噪比计算结束指示 [3]:载波 4信噪比计算结束 [2]:载波 3信噪比计算结束 [1]:载波 2信噪比计算结束 [0]:载波 1信噪比计算结束 9.29接收信号能量 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 POS[15:8] 0x41 0x00 RO 信号能量 POS[7:0] 0x42 0x00 RO 信号能量 9.30接收噪声能量 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 PON[15:8] 0x43 0x00 RO 信号能量 PON[7:0] 0x44 0x00 RO 信号能量 9.31CRC 初始化寄存器 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 CRC_INIT 0x45 0x00 RW [7:1]:reserved [0]:为高时，CRC模块初始化 9.32CRC 模块输入数据 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 CRC_DATAIN 0x46 0x00 RW 9.33CRC 模块输入数据 9.34CRC 结果寄存器 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 CRC_VALUE[15:8] 0x47 0x00 RO CRC 结果 CRC_VALUE [7:0] 0x48 0x00 RO CRC 结果 9.35RS 数据编解码寄存器 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 RSDATA[0] 0x4a 0x00 RW RS 编码中所需的原始数据 RSDATA[1] 0x4b 0x00 RW RS 编码中所需的原始数据 RSDATA[2] 0x4c 0x00 RW RS 编码中所需的原始数据 RSDATA[3] 0x4d 0x00 RW RS 编码中所需的原始数据 RSDATA[4] 0x4e 0x00 RW RS 编码中所需的原始数据 RSDATA[5] 0x4f 0x00 RW RS 编码中所需的原始数据 RSDATA[6] 0x50 0x00 RW RS 编码中所需的原始数据 RSDATA[7] 0x51 0x00 RW RS 编码中所需的原始数据 RSDATA[8] 0x52 0x00 RW RS 编码中所需的原始数据 RSDATA[9] 0x53 0x00 RW RS 编码中所需的原始数据 RSDATA[10] 0x54 0x00 RW RS 编码中产生的编码数据 RSDATA[11] 0x55 0x00 RW RS 编码中产生的编码数据 RSDATA[12] 0x56 0x00 RW RS 编码中产生的编码数据 RSDATA[13] 0x57 0x00 RW RS 编码中产生的编码数据 RSDATA[14] 0x58 0x00 RW RS 编码中产生的编码数据 RSDATA[15] 0x59 0x00 RW RS 编码中产生的编码数据 RSDATA[16] 0x5a 0x00 RW RS 编码中产生的编码数据 RSDATA[17] 0x5b 0x00 RW RS 编码中产生的编码数据 RSDATA[18] 0x5c 0x00 RW RS 编码中产生的编码数据 RSDATA[19] 0x5d 0x00 RW RS 编码中产生的编码数据 9.36RS 编解码控制寄存器 寄存器名称 地址 初始值 类型 描述 RS_CTRL 0x5e 0x00 RW [7]:RS 缓冲器清零 [6]:编码使能 [5]:解码使能 [4]:编码结束指示 [3]:解码结束指示 [2]:解码错误指示 [1:0]:reserved 10. 应用线路图