基于Si1000的無線M-Bus通信系統設計
有線M-Bus是專為家用儀表數據傳輸而設計的總線制系統,它是一個層次化的系統,由主設備、若干從設備和一對連接線組成。有線M-Bus的提出滿足了公用事業儀表組網和遠程抄表的需要,同時可以滿足遠程供電需求,在智能小區的自動抄表系統中有廣泛應用。可是有線M-Bus系統在網絡布線施工過程中往往需要破墻掘地,破壞周圍的環境。因此無線應用給它在競爭中帶來優勢,易于安裝和維護,不會對周圍環境造成影響。無線M-Bus是專門用于水表、氣表、熱能表、電表和數據集中器之間的數據無線傳輸的一個通信標準,它正廣泛被歐洲市場所接受。
現在大多數儀表都是用電池進行供電的,因此對于低功耗的要求比較高。為了延長電池的使用壽命,本文選用低功耗芯片Si1000組建一個無線M-Bus通信系統,并對Si1000的低功耗性能問題及在軟硬件上的實現進行了分析。
無線M-Bus標準規定了儀表和集中器之間的通信。圖1給出了一個簡單的無線M-Bus通信系統,其中集中器作為主節點,儀表作為從節點。
主節點和從節點之間的通信,定義了3種不同的通信模式:
①S-mode靜止模式。S1-mode是從儀表到其他系統單元的單向通信;S1m-mode如同S1,但是數據采集裝置不能進入低功耗模式;S2-mode是儀表和其他系統單元之間的雙向通信。
②T-mode頻繁傳送模式。T1-mode是從儀表到其他系統單元的單向通信;T2-mode是儀表和其他系統單元之間的雙向通信。
③R-mode是頻繁接收模式。R2-mode是儀表和其他系統單元之間的雙向通信。
當儀表能夠和集中器直接進行通信時,其他系統單元就是圖1中的集中器。可是在實際應用中,從節點儀表有時不能直接與主節點集中器進行通信,那么就需要路由節點來轉接它們之間的數據,此時的系統單元就是高性能網關。
2無線M-Bus收發系統設計
2.1無線M-Bus收發系統原理
儀表抄讀無線收發系統原理框圖如圖2所示。無線數據的收發由無線微控制器Si1000實現。主節點Si1000內部的發送模塊將數據進行編碼處理,以特定的格式經天線發送給接收模塊。從節點Si1000內部的接收模塊接收到有效數據后,Si1000內部的微處理器通過擴展接口讀取外部儀表的數據,并進行相應的調整、轉換處理后通過射頻發送給主節點。主節點通過GPRS與集抄中心進行通信。
由于采用的是無線微控制器,主/從節點發送/接收模塊不需要使用傳統的MCU+RF模塊的設計方式,只需要一片Si1000就可以完成射頻通信。
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