电力线载波使用记录

1、用途说明

1、常用通信总线对比

电力线载波,顾名思义就是用电力线来进行数据传输的一种方式,我们平时做一些单片的通信相关的小实验,如使用UART,IIC,SPI等通信方式进行通信,基本通信要求是可以达到了,但是距离一上去就不行了。

关于通信距离,这里我直接借用知乎上一位大佬的总结,不知道现在有没有优化,但是我感觉是差不太多的

总线类型 线数 通信类型 主从机 线缆长度
UART 2 异步 不支持 <1.5m
SPI 3 同步 支持 <3m
IIC 2 同步 支持 <3m

原文链接: UART、SPI、I2C三个通讯方式

因此,进行远距离的通信都会使用一些其他的通信方式,比如较常使用的RS485总线,485总线的特点如下

  • 1, 接口电平低,不易损坏芯片。 RS485 的电气特性:逻辑“1”以两线间的电压差为+(2-6)表示;逻辑“0”以两线间的电压差为-(2~6)V 表示。接口信号电平比 RS232 降低了,不易损坏接口电路的芯片,且该电平与 TTL 电平兼容,可方便与 TTL 电路连接。
  • 2, 传输速率高10 米时, RS485 的数据最高传输速率可达 35Mbps,在 1200m 时,传输速度可达 100Kbps。
  • 3, 抗干扰能力强, RS485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干扰能力增强,即抗噪声干扰性好。
  • 4, 传输距离远, 支持节点多。 RS485 总线最长可以传输 1200m 以上(速率≤100Kbps)一般最大支持 32 个节点,如果使用特制的 485 芯片,可以达到 128 个或者 256 个节点,最大的可以支持到 400 个节点。

那么RS485通信为什么能保持这么长距离的通信呢?

因为在长距离通信的时候线的电阻变成了一个不可忽略的因素了,因此就会产生压降,比如100m的特制线缆,假设线缆电阻只有2欧姆,那么当电流达到5a的时候就会产生10V的压降,这样就会对信号造成干扰,比如常见的串口进行通信,是根据TX和RX线对地线的电平来判断是0还是1的,这个时候其实这三根线的电平都已经处于一个相对变化的状态了,就没有多少参考意义了。

除此之外长距离传输还会存在各种噪声干扰的问题等,也都是不可以忽略的,都会对这个通信过程造成干扰

单片机使用485进行通信

常用的使用单片机进行RS485的通信也一般都是通过TTL转485来进行的,一般的485通信芯片都不带自动收发,需要通过改变引脚来实现功能,如正点原子的SP3485的模块,当RS485RE为低电平的时候,为接收模式;当RS485RE为高电平的时候,为发送模式。
在这里插入图片描述
当然也可以直接使用硬件进行自动收发的设计,这样就基本等于使用串口了!

2、电力线载波介绍

上面介绍了RS485的使用,有点偏题,正好是最近也做了一些485相关的设计,所以就顺便记录下,下面就开始记录电力线载波吧,下面是我找的一张电力线载波模块的图片,这里一般使用也是一次使用两个,一个接收端一个发送端,当然他本身是没有分别的,因为是双向通信嘛。
在这里插入图片描述
另外是有一张之前看的一款开源的水下机器人连接示意图,图中也比较清楚的标明了电力线载波的连接示意图
在这里插入图片描述
因此在进行网络通信的时候就可以用电力线载波模块来进行数据传输,在例如市政排水管道检查,水下机器人等领域就可以进行使用了,因为这个地方都需要长距离通信,并且是网络无法到达,无法进行无线控制,下面是我找的一块电力线载波模块的参数
在这里插入图片描述
可以看到这个通信距离已经可以达到300m了,距离上应该是可以满足要求了。

2、树莓派网络配置

上面已经介绍了基本的模块介绍,下面看下怎么使用吧,这里我还是用的树莓派来进行测试,这里我们不再使用树莓派自动配网来连接树莓派了,而是直接通过网线来连接树莓派,这里有几个地方需要注意下:

首先是树莓派这里,如果有网络的话可以看到这个灯会亮的,刚插上去可能没有,不过一段时间就会有了
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网络这里的选择如下,查看网络适配器
在这里插入图片描述
打开可以看到我们的网络连接情况
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接下来就是右键然后选择共享,这里把共享都打开
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这里要设置为自动的模式
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以太网这边也是一样的,需要设置为自动的模式(上面的步骤有可能存在多余的情况,不过不影响使用)
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这样设置之后我们就可以看网络连接情况了,将鼠标靠近wifi这边就可以看到连接了
在这里插入图片描述
或者我们在命令行输入查看ip的命令也可以的,输入

ifconfig

就可以看到ip地址了,因为我同学说ip地址不能随便给别人看,说是有什么风险,不过这个ip是路由器分配的,所以下面的内容就打码了,看到的也注意下吧,不要随便分享IP地址
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在连接之前还可以进行一下连通性的测试,我们给他ping一下就知道联通情况了
在这里插入图片描述
之后在使用SSH进行连接,这样就可以看到成功连接了
在这里插入图片描述

3、连接测试

下面进行载波模块的连接,载波模块是透传接口,所以不需要什么特别的连接,直接接上即可,一边接上电脑,另一边接上树莓派即可
在这里插入图片描述
接完之后我们再来测试下联通性,可以看到连通性也是正常的
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这里供电电压用的12V的方式,我用的可调电源,比较方便吧
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这里就跑一个图像传输的例子吧,之前的文章已经讲过图像传输了 TCP/UDP记录-图像传输系统,有需要的可以前去查看,这里先获取下本机IP,获取到的本机IP如下:
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之后将socket套接字的目标IP修改为我们的本机IP地址就行了,运行之后可以看到传输的信号灯开始闪烁,说明已经有数据开始传输了
在这里插入图片描述
下面我们来测试下,效果也是很不错的啊!
在这里插入图片描述

4、补充一个连接问题

前面我们的ip地址是通过查看树莓派这边的ip来实现的,这样不方便,这样如果我们和树莓派不在同一个wifi下就不行了,这问题还是很严重的,因此这里特别补充下一个解决方案。

这里我采用静态ip的方式来解决,如下所示:

首先这里调到网络连接这里:(这个页面在电脑搜索框所搜就可以搜到了)
在这里插入图片描述
注意看这个地方的以太网,这个就是和树莓派进行连接的网络接口,下面给他设置一个单独的ip
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之后按照如下进行选择:
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下面根据自己的情况进行设置
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之后就可以看到我们修改的ip了
在这里插入图片描述
输入:

sudo nano /etc/dhcpcd.conf

将下面部分加到末尾:

interface eth0
static ip_address=192.168.2.1/24 # 这里24表示子网掩码255 255 255 0
static routers=192.168.2.2
static domain_name_servers=114.114.114.114

之后查看自己的ip
在这里插入图片描述
下面在在电脑这边ping一下试试:
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