【正文】 傳輸。 在復(fù)位命令中，一般會(huì)進(jìn)行 FCB=0 的狀態(tài)。 PRM =0： 是指從動(dòng)站。 幀校驗(yàn)一般情況下會(huì)和 （ CS） 使用同一種八位八組的算法來(lái)進(jìn)行，不會(huì)對(duì)過(guò)多的進(jìn)位。 而不帶基站的通訊技術(shù)，特別 是其中的佼佼者 Zigbee 或者 ISM 技術(shù)，采取的是公共頻段，設(shè)備成本也低廉?？梢詽M足 20分鐘內(nèi)的抄表要求。傳統(tǒng)的載波通信原理的最大的弱點(diǎn)就是去噪能力有限；所謂擴(kuò)展頻譜通信是一種信息傳輸方式，其信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬，頻帶的展寬是通過(guò)編碼及調(diào)制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并與所傳信息數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)；在接收端則用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來(lái)解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。目前國(guó)內(nèi)外技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)都集中在載波和無(wú)線通訊 2 個(gè)領(lǐng)域。綜合以上兩個(gè)方面，可見(jiàn)本課題所設(shè)計(jì)的用電采集系統(tǒng)是完全切實(shí)可行的。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)智能抄表的廠家超過(guò) 150 家。采用自動(dòng)抄表技術(shù)，不僅能節(jié)約人力資源，而且是提高抄表的準(zhǔn)確性，減少人為估抄、漏抄和錯(cuò)抄的有效手段，使供電企業(yè)能及時(shí)準(zhǔn)確獲得數(shù)據(jù)信息，快速出賬，實(shí)現(xiàn)對(duì)線損、設(shè)備和用戶的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 關(guān)鍵詞 ： ARM，電力線載波，集中器，遠(yuǎn)程用電采集系統(tǒng) II II Hardware Design of the Concentrator based on Power Line Communication and ARM ABSTRACT With the rapid development of Smart Grid of our country, the traditional ways of meter reading can not satisfy the demand any more. Based on the vast collecting and consulting of the concerned information of the electricity information collection system of inland and abroad ， also and the experience in the work, a new electricity information collection system adopting carrier munication technology of the lowvoltage power line munication (PLC) had been proposed in this paper. It had work structure of three layers， . the puter administrative system， the concentrator and the carrier meter. Especially I analyses the structure of the concentrator and the munication between them. First of all, First of all, the munication mode of the electricity information collection system was analyzed. Secondly, the wireless munication technology and the PLC were emphatically discussed. Thirdly， the modules of the ARM(Acorn RISC Machine) and the wireless module and the PLC module were deeply studied. Based on this， the reliable data transmission between the concentrator and the terminal signal carrier ammeter was realized by ARM and the PLC module. Being the heart of the automatic meter reading system， the concentrator connected the puter with the terminal carrier meter. The hardware system of the concentrator was emphatically designed according to the main functions and the demands for performance targets of the concentrator stated in the power trade standard of PRC. It was mainly posed of MCU， external expanded RAM， clock module, power module， LCD module， the puter munication interface circuit and the PLC munication circuit together with its peripheral circuits I I 基于 ARM 和載波通信的遠(yuǎn)程用電采集集中器硬件設(shè)計(jì) 摘 要 由于我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展十分迅速，舊的抄表收費(fèi)管理方式己經(jīng)落后。其中硬件組成主要包括主控制器、存儲(chǔ)器模塊、時(shí)鐘模塊、電源模塊、 LCD 顯示模塊、載波通信模塊、無(wú)線通信模塊等。發(fā)展用電采集系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動(dòng) 抄表技術(shù)是提高供電企業(yè)管理水平的需要，也是科技迅速發(fā)展的必然需要。在國(guó)內(nèi)，雖然我國(guó)對(duì)智 能抄表技術(shù)的研究起步較晚，但是發(fā)展速度很快。在經(jīng)濟(jì)實(shí)用性方面，本課題設(shè)計(jì)的用電采集系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)十分明顯，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中所采用處理器為功能強(qiáng)大、擴(kuò)展豐富的ARM 微處理器，通訊媒介是天然的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)和通訊商的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，即節(jié)省了通訊設(shè)施的鋪設(shè)成本，又降低了維護(hù)成本。 集中器上下通訊的選擇 表 21 有線通訊的主要方式 序號(hào) 通訊方法 成本 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 1 485 終端成本最低 集中器和采集器成本不高 布線成本高 綜合成本：高 通訊實(shí)時(shí)性好 需布線 易接錯(cuò)線 線長(zhǎng)時(shí)易受雷擊影響 日常維護(hù)工作量大 2 MBus 終端成本中等 集中器和采集器成本不高 布線成本高 綜合成本：高 通訊實(shí)時(shí)性好 需布線 成本比 485 高 日常維護(hù)工作量大 3 公用網(wǎng)例如各種寬帶接入 (ADSL 等 ) 終端成本較高 網(wǎng)絡(luò)及集中器投入一般，無(wú)通訊網(wǎng)絡(luò)成本建設(shè) 需日常維護(hù)費(fèi)用 綜合成本：高 通訊穩(wěn)定 日常維護(hù)費(fèi)高 終端成本較高 需布線 4 載波 終端成本中等 集中器和采集器成本不高 無(wú)布線 綜合成本：中下 免布線 成本適中 通訊效果不穩(wěn)定，實(shí)時(shí)性差 表 22 無(wú)線通訊的方法 序號(hào) 通訊方法 成本 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 1 公用網(wǎng)例如移動(dòng)，聯(lián)通等 終端成本較高 網(wǎng)絡(luò)及集中器投入一般，無(wú)通訊網(wǎng)絡(luò)成本建設(shè) 通訊穩(wěn)定 日常維護(hù)費(fèi)高 終端成本較高 8 8 需日常維護(hù)費(fèi)用 無(wú)布線 綜合成本：高 2 帶基站的企業(yè)網(wǎng) 終端成本較高 有通訊網(wǎng)絡(luò)成本建設(shè) 日常維護(hù)費(fèi)用低廉 無(wú)布線 綜合成本：高 通訊穩(wěn)定 日常維護(hù)無(wú)需交費(fèi) 需一次性基礎(chǔ)建設(shè)投入 終端成 本較高 3 Zigbee 等不帶基站的無(wú)線自組網(wǎng) 終端成本中等 無(wú)通訊網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用 無(wú)布線 綜合成本：中等 成本中等 日常維護(hù)不需要交費(fèi) 通訊效果不穩(wěn)定，實(shí)時(shí)性差 由于 485 和 MBus 組較遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)存在施工復(fù)雜，易受氣候以及環(huán)境影響等問(wèn)題，使得這 2 種通訊方式獨(dú)立組網(wǎng)的方式已經(jīng)幾乎被排除在終極解決方案以外。其基本的調(diào)制方式分為幅值鍵控（ ASK）、頻率鍵控（ PSK）和相位鍵控（ PSK）以及相關(guān)派生調(diào)制技術(shù)。實(shí)時(shí)性好一些。在美國(guó)，最大的抄表公司 Itron 也是采用的帶基站的無(wú)線抄表模式。 如果出現(xiàn)了錯(cuò)誤，那么兩幀之間就會(huì)有將近 33 位線路。 b)標(biāo)志位的啟動(dòng) PRM =1： 這種幀主要是通過(guò)報(bào)文來(lái)進(jìn)行輸送。啟動(dòng)站這種不改變的狀態(tài)也會(huì)直接影響到原來(lái)的發(fā)送以及相應(yīng)的服務(wù)。 15 15 表 29 功能碼定義（ PRM=1） 功能碼 幀類型 服務(wù)功能 0 —— 備用 1 發(fā)送 ∕ 確認(rèn) 復(fù)位命令 2~3 —— 備用 4 發(fā)送 ∕ 無(wú)回答 用戶數(shù)據(jù) 5~8 —— 備用 9 請(qǐng)求 ∕ 響應(yīng)幀 鏈路測(cè)試 10 請(qǐng)求 ∕ 響應(yīng)幀 請(qǐng)求 1 級(jí)數(shù)據(jù) 11 請(qǐng)求 ∕ 響應(yīng)幀 請(qǐng)求 2 級(jí)數(shù)據(jù) 12~15 —— 備用 當(dāng)啟動(dòng)標(biāo)志位 PRM =0 時(shí)，功能碼定義見(jiàn)表 210： 表 210 功能碼定義（ PRM=0） 功能碼 幀類型 服務(wù)功能 0 確認(rèn) 認(rèn)可 1~7 —— 備用 8 響應(yīng)幀 用戶數(shù)據(jù) 9 響應(yīng)幀 否認(rèn)：無(wú)所召喚的數(shù)據(jù) 10 —— 備用 11 響應(yīng)幀 鏈路狀態(tài) 12~15 —— 備用 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： —— 啟動(dòng)站功能碼 10（請(qǐng)求 1 級(jí)數(shù)據(jù)）用于應(yīng)用層請(qǐng)求確認(rèn)（ CON=1）的鏈路傳輸，應(yīng)用層請(qǐng)求確認(rèn)標(biāo)志見(jiàn)本標(biāo)準(zhǔn)。 在終端啟動(dòng)中，還要對(duì) MSA 進(jìn)行一定的校準(zhǔn)。 （ 5）數(shù)據(jù)域 DATA 數(shù)據(jù)域中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)隨著控制碼的不同而改變。 例如：網(wǎng)絡(luò)同步信號(hào)燈控制： 命令： AT$MYSOCKETLED=1 返回值： OK 系統(tǒng)總體方案確定 在我們確定了通信標(biāo)準(zhǔn)之后，就可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)了。 (5) 主站 通過(guò)通信網(wǎng)對(duì)集中器送來(lái)的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和儲(chǔ)存、校對(duì)抄錄時(shí)間、設(shè)置用戶編號(hào)和抄表時(shí)間、發(fā)布抄錄命令以及統(tǒng)計(jì)和計(jì)價(jià)、為收取電費(fèi)、線損計(jì)算、負(fù)荷控制提供服務(wù)。 (5) 校時(shí)功能 集中器可通過(guò)主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘源進(jìn)行系統(tǒng)校時(shí)，調(diào)整時(shí)間誤差。 在對(duì)性能的介紹中，儲(chǔ)存形式以及控制手法都有一定的依賴性，分布形式也有所不同。在這些通道中還要和 4 通道PWM 定時(shí)器 進(jìn)行連接，這樣就會(huì)使這些設(shè)備出現(xiàn)交通上的堵塞。 （ 1） 當(dāng)內(nèi)核電壓在 和 中間時(shí)，儲(chǔ)存的形式也是相當(dāng)有必要的。 （ 11） 對(duì)看門狗的設(shè)定。 在震蕩過(guò)程中，還要接到一定的頻率值，在輸入設(shè)備中也要有 XTOpll 進(jìn)行提供 。 nRESET 信號(hào) 的輸出主要是利用復(fù)位信息的連接，這樣的信號(hào)也直接的關(guān)系到輸出引腳方面的控制設(shè)施。在這一系列芯片的應(yīng)用中，電 流的限制性也有所加強(qiáng)。 兩片 SDRAM 組成了 32 位寬度的存儲(chǔ)器， 在對(duì)這些儲(chǔ)存器進(jìn)行設(shè)置的同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)字節(jié)數(shù)量的分配，在實(shí)際操作的過(guò)程中，一定要將其變化值從0x00000004 擴(kuò)展到根據(jù)范圍之內(nèi)。 28 28 圖 37 SDRAM 部分原理圖 Bank 是內(nèi)存插槽的計(jì)算單位， 在內(nèi)存插槽中，電腦的系統(tǒng)通常會(huì)根據(jù)內(nèi)存的大小來(lái)進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算和工作。從中也能夠?qū)崿F(xiàn) NAND Flash 啟動(dòng) 另 外在 SDRAM 中也能夠執(zhí)行相應(yīng)的主程序代碼。 K9F1208 是 Samsung 公司生產(chǎn)的 512 Mb(64M8 位 )NAND Flash 存儲(chǔ)器。只有這樣才能夠使其 實(shí)現(xiàn)有 64x64x64 約 26 萬(wàn)種彩色的“真彩色”。 電流計(jì)算公式： 計(jì)算有功功率的公式： 離散化后為： 式中： im，μ m為同一時(shí)刻的電流、電壓采樣值。 伏 。而 S3C2410 里包括 3個(gè) UART 接口， 采用其中的一個(gè)來(lái)承擔(dān)處理在 RS485 通信 里的信息。 CAN 接口電路 （ 圖 316）里所有均包括 一高速 CAN 收發(fā)器 TJA1040， 而這個(gè)收發(fā)器則為控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò) CAN 協(xié)議控制器與物理總線的接口所在，它是 CAN有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)器。 (2) 集中器載波模塊各部分電路 設(shè)計(jì) a)集中器載波芯片部分 圖 322 集中器載波芯片電路（ a） 42 42 圖 322 集中器載波芯片電路（ b） 圖 322 集中器載波芯片電路（ c） PLCI38‐ IV 的管腳定義說(shuō)明見(jiàn) 圖 323： 43 43 圖 323 芯片內(nèi)部模