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Datasheet File OCR Text: |
october 2013 docid17385 rev 3 1/43 UM0932 user manual st7580 - fsk, psk multi-mo de power line networking system-on-chip introduction this user manual, which targets application developers, provides complete information on how to use the st7580 device in applications by describing the embedded functions and protocol layers, with a focus on the commands and parameters available to the user to control and operate the device through its host interface. for ordering information, mechanical and electr ical device characterist ics, please refer to the st7580 datasheet available from www.st.com. www.st.com
contents UM0932 2/43 docid17385 rev 3 contents 1 documentation conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 list of abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 functional overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1 protocol stack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2 st7580 power line frames: structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.3 power line data transmission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 2.4 power line data reception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 st7580 reception flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3 host interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.1 uart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.2 communication protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.2.1 frame types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.2.2 local frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.2.3 acknowledgment messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.2.4 status message . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.2.5 local port arbitration rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.2.6 frame delimitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.2.7 data communication from the st7580 to the external host . . . . . . . . . . 17 3.2.8 data communication from external host to the st7580 . . . . . . . . . . . . . 18 3.2.9 host interface timeouts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.3 command codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.3.1 bio_resetrequest (3ch) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.3.2 bio_resetconfirm (3dh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.3.3 bio_resetindication (3eh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.3.4 mib_writerequest (08h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.3.5 mib_writeconfirm (09h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.3.6 mib_readrequest (0ch) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.3.7 mib_readconfirm (0dh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.3.8 mib_eraserequest (10h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.3.9 mib_eraseconfirm (11h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.3.10 pingrequest (2ch) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.3.11 pingconfirm (2dh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 docid17385 rev 3 3/43 UM0932 contents 43 3.3.12 phy_datarequest (24h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.3.13 phy_dataconfirm (25h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.3.14 phy_dataindication (26h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.3.15 dl_datarequest (50h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.3.16 dl_dataconfirm (51h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.3.17 dl_dataindication (52h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.3.18 dl_snifferindication (5ah) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.3.19 ss_datarequest (54h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.3.20 ss_dataconfirm (55h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.3.21 ss_dataindication (56h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.3.22 ss_snifferindication (5eh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.23 cmd_syntaxerror (36h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4 management information base (mib) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.1 mib table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.2 mib parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.2.1 00h (modem configuration) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.2.2 01h (phy layer configuration) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.2.3 02h (ss key) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.2.4 04h (last data indication) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.2.5 05h (last tx confirm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.2.6 06h (phy data) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.2.7 07h (dl data) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.2.8 08h (ss data) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.2.9 09h (host interface timeout) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.2.10 0ah (firmware version) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 5 reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 6 revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 list of tables UM0932 4/43 docid17385 rev 3 list of tables table 1. list of abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 table 2. phy frame description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 table 3. dl frame description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 table 4. ss frame description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 table 5. uart baud rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 table 6. local frame format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 table 7. ack and nak messages codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 table 8. status message composition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 table 9. communication protocol timeouts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 table 10. request command codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 table 11. confirm command codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 table 12. error command codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 table 13. error commands: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 table 14. error commands: errordata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 table 15. indication command codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 table 16. bio_resetrequest: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 table 17. bio_resetconfirm: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 table 18. bio_resetindication: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 table 19. bio_resetindication: resetdata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 table 20. mib_writerequest: syntax. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 table 21. mib_writerequest: requestdata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 table 22. mib_writeconfirm: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 table 23. mib_readrequest: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 table 24. mib_readrequest: requestdata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 table 25. mib_readconfirm: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 table 26. mib_readconfirm: confirmdata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 table 27. mib_eraserequest: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 table 28. mib_writerequest: requestdata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 table 29. mib_eraseconfirm: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 table 30. pingrequest: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 table 31. pingrequest: requestdata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 table 32. pingconfirm: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 table 33. pingconfirm: confirmdata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 table 34. phy_datarequest: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 table 35. phy_datarequest: requestdata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 table 36. phy_dataconfirm: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 table 37. phy_dataconfirm: confirmdata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 table 38. phy_dataindication: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 table 39. phy_dataindication: indicationdata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 table 40. dl_datarequest: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 table 41. dl_dataconfirm: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 table 42. dl_dataindication: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 table 43. dl_snifferindication: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 table 44. ss_datarequest: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 table 45. ss_datarequest: requestdata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 table 46. ss_dataconfirm: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 table 47. ss_dataindication: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 table 48. ss_dataindication: indicationdata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 docid17385 rev 3 5/43 UM0932 list of tables 43 table 49. ss_snifferindication: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 table 50. cmd_syntaxerror: syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 table 51. cmd_syntaxerror:errordata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 table 52. management information base (mib) objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 table 53. mib object 00h: mib_writerequest and mib_ readrequest data format . . . . . . . . . . . . . 35 table 54. mib object 01h: mib_writerequest and mib_ readrequest data format . . . . . . . . . . . . . 35 table 55. mib object 02h: mib_writerequest and mib_ readrequest data format . . . . . . . . . . . . . 40 table 56. mib object 04h: mib_writerequest and mib_ readrequest data format . . . . . . . . . . . . . 41 table 57. mib object 05h: mib_writerequest and mib_ readrequest data format . . . . . . . . . . . . . 42 table 58. mib object 06h: mib_writerequest and mib_ readrequest data format . . . . . . . . . . . . . 43 table 59. mib object 07h: mib_writerequest and mib_ readrequest data format . . . . . . . . . . . . . 43 table 60. mib object 08h: mib_writerequest and mib_ readrequest data format . . . . . . . . . . . . . 44 table 61. mib object 09h: mib_writerequest and mib_ readrequest data format . . . . . . . . . . . . . 44 table 62. mib object 0ah: mib_writerequest and mib_ readrequest data format . . . . . . . . . . . . . 44 table 63. document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 list of figures UM0932 6/43 docid17385 rev 3 list of figures figure 1. functional overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 figure 2. physical frame structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 figure 3. data link frame structur e. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 figure 4. security services frame structur e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 figure 5. st7580 reception flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 figure 6. st7580 and external host: uart connections. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 figure 7. local port character format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 figure 8. local frame format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 figure 9. timeout inter character tic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 figure 10. data flow from st7580 to the external host . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 figure 11. data flow from external host to the st7580 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 docid17385 rev 3 7/43 UM0932 documentation conventions 43 1 documentation conventions list of abbreviations the following abbreviations are used: table 1. list of abbreviations abbreviation description mib management information base pga programmable gain amplifier zc zero-crossing phy physical layer dl data link layer crc cyclic redundancy check aes advanced encryption standard uart universal asynchronous receiver transmitter t ic inter character timeout t ack acknowledge timeout t sr service request timeout ss security services bio basic input output hi host interface functional overview UM0932 8/43 docid17385 rev 3 2 functional overview the st7580 device provides to the external ho st a complete physical layer (phy) and some data link layer (dl) services for power line communication. it is mainly developed for smart metering applications in cenelec a band, but suitable also for othe r control applications and remote load management in cenelec b band. a uart host interface is available for communi cation with an external host, exporting all the functions and services required to configure and control the device and its protocol stack. 2.1 protocol stack below is a list of the protocol layers and functions embedded in the st7580: ? physical (phy) layer: hosted in the phy processor, implements two different modulation schemes for communication through power line: a b-fsk modulation up to 9.6 kbps and a mult i-mode psk modulation with channel quality estimation, dual channel receiving mode and convolutional coding, delivering a throughput up to 28.8 kbps. ? data link (dl) layer: the embedded dl layer hosted in the protocol controller offers framing and error correction services. a furt her security service (ss) based on 128-bit aes algorithm is also available fo r crypting / decrypting frames. ? management information base (mib): an information database with the data required for proper configuration of the system. ? host interface: all of the services of the ph y, dl and mib are exported to an external host through the local uart port. figure 1. functional overview $ 0 y 3 + < |