Leipzig (pts021/07.11.2016/11:00) – Komplett integrierte Powerline-Module erleichtern den Einstieg in die Powerline-Technologie erheblich. Beim Einstieg in die Datenübertragung über Powerline steht der Entwickler vor einer Reihe von Herausforderungen. Diese reichen vom eigentlichen Anschluss an die Powerline, über Filter, die galvanische Trennung bis hin zum Mikrocontroller auf dem die Kommunikations-software läuft. Speziell in der Startphase sind daher lauffähige Module oft sehr willkommen. Als Mitglied der HomePlug® Alliance bietet I2SE sowohl fertige Lösungen basierend auf HomePlug® Green PHYTM (HomePlug GP) IC’s als auchEntwicklungsunterstützung.

Bedeutung von HomePlug GP

Spätestens mit der Standardisierung zu HomePlug AV und HomePlug AV2 hat sich die HomePlug Technologie in der Vernetzung im Haushalt als Standard etabliert. Bandbreiten von 200 Mbit/s und höher erlauben komfortablen Internet-Datenverkehr bis hin zum Video Streaming.

Doch nicht immer wird eine so hohe Datenrate benötigt. Stattdessen stehen die Stromaufnahme und der Preis der Hardware bei vielen Anwendungen im Vordergrund. Zu diesen Anwendungen zählen Smart-Grids und damit die E-Mobilität sowie die Hausautomation. Speziell in der Hausautomation kommt es darauf an, dass der Energieverbrauch und die Kosten pro intelligentem Knoten so gering wie möglich sind.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde der Standard HomePlug Green PHY (Homeplug GP oder HPGP) ins Leben gerufen. Dabei wurde der Schwerpunkt auf die Interoparibilität von HomePlug AV, HomePlug AV2 und HomePlug GP gelegt.

Da HomePlug GP im sogenannten Robo Mode arbeitet, welcher die einfachste Modulationsart des HomePlug AV Standards ist, können HomePlug GP basierte Geräte mit den vielen schon im Feld verwendeten HomePlug AV Adaptern kommunizieren.

Damit wurde eine breite Basis von potentiellen Nutzern geschaffen, deren Anwendungen bereits auf der gleichen Technologie basieren. HomePlug GP erreicht eine Datenrate von maximal 10 Mbit/s. Damit lassen sich die meisten Gebäudeautomationsaufgaben erledigen. Selbst komplexere Anwendungen wie die Übertragung von Sprache ist damit möglich.

Die Firma Qualcomm bietet seit einem Jahr mit dem QCA7000 den ersten HomePlug GP konformen Chip an. Mit ihm steht den Kunden eine single Chip Lösung zur Verfügung, die eine neue Stufe der Miniaturisierung ermöglicht. Mit dem QCA7000 sind problemlos Anwendungen zu realisieren, die eine Leistungsaufnahme von 0,5 W unterbieten und dennoch Strecken von 300 Metern Leitungslänge überbrücken. Unter Ausnutzung der Stromsparmodi sind anwendungsbezogen weitere Einsparungen in der Leistungsaufnahme realisierbar.

HomePlug Green PHY werden heute bereits in den meisten Ladenstationen für Elektromobile eingesetzt. Damit ist ein erstes breites Einsatzgebiet geschaffen, welches garantiert, dass die Technologie langfristig verfügbar sein wird.

PLC-Stamp 1 als Integrationsbasis

Um den Entwicklungsaufwand für weitere Einsatzgebiete zu reduzieren, hat I2SE eine Platine entwickelt, die alle Komponenten der Powerlinekommunikation vereint. Damit können sich Entwickler voll auf die Schnittstelle zu ihrer Anwendung konzentrieren. Die Kopplung zu Kundensystemen kann per UART, CAN oder SPI erfolgen.

Da viele Anwendungen auf eigenen Protokollen beruhen, steht dem Anwender ein ARM-Cortex M4 Controller auf PLC-Stamp 1 zur Verfügung. Das Programm entwickelt der Kunde und kann so neben seinem Protokoll weitere Anwendungsfunktionen auf dem Board realisieren. Im einfachsten Fall kann die Platine als Portweiterleitung über Powerline genutzt werden.

Der ARM-Cortex M4 Controller von Freescale ist per SPI mit dem QCA7000 verbunden. Für diese Kommunikation stellt I2SE auf ihrer Webseite in einem frei zugängigen Wiki Bibliotheken und Beispielanwendungen bereit. Auf diese Weise sollte die Realisierung einfacher Anwendungen mit Powerlinekommunikation in wenigen Tagen gelingen.

Kommunikation auf verschiedenen Ebenen

Die Kommunikation nach dem HomePlug Green PHY Standard erlaubt den Austausch von Protokollen auf verschiedenen Ebenen. Als low Level Protokolle stehen dem Anwender sogenannte MME’s (Management Message Entries) zur Verfügung. Diese können auf MAC-Layer sowohl adressiert als auch als Broadcast versendet werden. Die High-Level-Kommunikation kann über alle TCP/IP basierten Protokolle erfolgen. Sowohl für die Kommunikation per MME als auch per TCP/IP stehen Beispielanwendungen bzw. Bibliotheken für Anwender bereit.

Modifikationen und Miniaturisierung

Um die bestehende Wissensbasis noch breiter in Kundenapplikationen zu bringen, bietet I2SE die Integration der Technologie in Kundengeräte an. Dabei kann die Software auch auf einem schon vorhandenen Mikrocontroller ablaufen. Aktuell stehen bereits zwei weitere Module mit kleineren Abmessungen zur Verfügung. Die Module PLC Stamp mini 2 und PLC Stamp micro 2 bedingen den Hostcontroller auf Kundenseite. Die beiden Module unterscheiden sich darin, dass PLC Stamp mini 2 die Netzankopplung bereits auf dem Modul realisiert hat und PLC Stamp micro 2 erwartet diese auf der Kundenhardware. Beide Module lassen sich wie SMD-Bauteile auf der Platine bestücken und werden als Tape on Reel Ware ausgeliefert.

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Aussender: I2SE GmbH Intelligent Electronic Systems Solution Ansprechpartner: Carsten Ziermann, Geschäftsführer I2SE GmbH Tel.: 0049 0 34135566700 E-Mail: carsten.ziermann@i2se.com Website: www.i2se.com