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前言
在傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，通常需要鋪設專用的通信線路。這不僅增加了建設成本，而且在一些場景中，如電力系統(tǒng)和家庭環(huán)境中，布線也可能變得極為復雜。而電力線載波通信（PLC）則是一種創(chuàng)新性的通信技術，它可利用電力輸電線路作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?。通過在電力線上調制和解調高頻信號，PLC 使得電力線路不僅僅是電能的傳輸通道，同時也成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體。
PLC 技術最初是為了滿足電力系統(tǒng)監(jiān)測和控制的需求而發(fā)展起來的。通過在電力線上疊加高頻信號，系統(tǒng)可以實現(xiàn)在電網中傳輸控制命令和監(jiān)測數(shù)據(jù)，使得電力系統(tǒng)具備了遠程監(jiān)控和智能化的能力。隨著技術的不斷發(fā)展，PLC 的應用領域逐漸擴展到了家庭自動化、智能電表、能源管理等多個領域。
PLC 的工作原理是將數(shù)字或模擬信號轉換成高頻信號，然后通過電力線傳輸?shù)侥繕宋恢谩＝邮斩藢π盘栠M行解調，還原出原始的數(shù)據(jù)。這種技術的獨特之處在于其利用了電力線這一已有的基礎設施，無需額外的通信線路，降低了系統(tǒng)建設和維護的成本。
物奇 PLC 電力載波芯片
在 PLC 系統(tǒng)中，芯片是關鍵的組成部分，用于調制和解調數(shù)據(jù)信號，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計用于在較窄的頻譜范圍內進行通信的芯片。這類芯片主要關注的是在電力線通信環(huán)境中實現(xiàn)遠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。這種芯片通常應用于需要長距離通信和對信號穩(wěn)定性要求較高的場景，如智能電網、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?。寬帶載波通信通常應用于需要快速交換大量數(shù)據(jù)的場景，如家庭網絡、智能家居設備之間的通信等。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)境中可能對信號穩(wěn)定性和傳輸距離有一定的限制，因此在選擇時需要根據(jù)具體應用場景權衡優(yōu)缺點來決定使用哪種類型的 PLC 芯片。
物奇作為一家國內領先的高性能短距通信與邊緣計算領域 SoC 芯片設計廠商，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、藍牙音頻主控芯片、PLC 電力載波芯片、低功耗邊緣計算芯片四大產品領域。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，并對其進行一個詳細解析。
WQ3001
首先是一款 WQ3001 電力載波芯片，該芯片集成了兩個高性能 32 位 CPU，運算速度最高達 480MIPS，工作在 0.1MHz-30MHz 頻段，可以管理數(shù)量超多的終端節(jié)點，優(yōu)質的收發(fā)性能使電力線信號傳輸更穩(wěn)定、覆蓋率更高，同時還具有超大的儲存空間和豐富的外設接口。
WQ3001 符合國家電網 HPLC 標準和南方電網 HPLC 標準，配置 352KB 的 RAM 和 92KB 的 ROM，最大支持 16MB 的 FLASH 存儲。該芯片集成了以太網接口、4 路 UART、3 路 SPI、4 路 PWM、2 路 I C、6 路 ADC 以及超過 40 個 GPIO 外設接口。其接收靈敏度達到 -95dBm，通信鏈路預算達到 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首顆基于于 RISC-V 開源架構研發(fā)并率先量產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，組網迅速等優(yōu)點。
WQ3011 采用最新的 OFDM 技術，支持國家電網和南方電網最新的通信規(guī)約，同時兼容主流國際標準。該芯片內置兩顆 32 位 RISC-V CPU，運算速度最高可達 480MIPS。采用自主研制的多模態(tài) PLC PHY 技術，表現(xiàn)出極高的抗干擾性能。
此外，WQ3011 具備超大內存和 Flash 存儲空間，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)網外設的各種應用需求。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，內置 RISC-V 異構三核處理架構，運算速度最高達 720MIPS，全面支持 IEEE1901.1 國際標準，同時兼容國網 / 南網通信標準；工作在 0.1MHz-30MHz 頻段，可實現(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、組網迅速。
WQ3031 具備六個通道的高速高精度 ADC，配置 640KB 的 RAM 和 256KB 的 ROM，支持 2MB/4MB 的 FLASH 存儲，并配置了專門為照明調光而優(yōu)化的 EPWM 功能，可實現(xiàn)高階的調光調色，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、深圳等地設有研發(fā)中心和客戶支持中心，是國內領先的高性能短距通信與邊緣計算領域 SoC 芯片設計廠商，依托領先的通信連接技術，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、藍牙音頻主控芯片、PLC 電力載波芯片、低功耗邊緣計算芯片四大產品領域。產品性能和品質處于業(yè)內領先地位，為 TPLINK、OPPO、哈曼、榮耀、安克創(chuàng)新、商湯科技、吉利汽車、小米等國內外眾多知名客戶提供一流的芯片方案，業(yè)務廣泛覆蓋智能家居、消費電子、電力物聯(lián)網等多個領域。
充電頭網總結
目前 PLC 電力載波芯片已廣泛應用于智能電網、家庭自動化、工業(yè)控制、智能照明、遠程監(jiān)控與測控、電力線通信和物聯(lián)網等領域。在這些領域中，PLC 電力載波芯片實現(xiàn)了設備之間的高效通信、遠程監(jiān)控與控制、智能家居連接以及物聯(lián)網設備互聯(lián)互通等功能，從而推動了各領域的智能化和自動化發(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 內核 CPU，具有超大內存、Flash 存儲空間和豐富的外設接口，支持廣泛頻譜范圍，擁有高速數(shù)據(jù)傳輸、抗干擾性強的特點。
