基于嵌入式系統(tǒng)的遠(yuǎn)程抄表研究與實(shí)現(xiàn)

3 系統(tǒng)買現(xiàn)
遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，具體的工作流程為：首先，光電傳感器采集到的信號(hào)經(jīng)采集器處理成儀表的絕對(duì)讀數(shù)值，將該值封裝到數(shù)據(jù)幀的相應(yīng)位置，啟用CRC算法，加上校驗(yàn)字節(jié)，利用通信協(xié)議機(jī)制將數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去；接著，在該協(xié)議機(jī)制下集中器將接收到的數(shù)據(jù)封裝成PDU(Protocol Data Unit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元)數(shù)據(jù)包，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送去出；然后，中央處理站的匯集器將收到的PDU數(shù)據(jù)經(jīng)處理通過(guò)USB接口批量傳送剄服務(wù)器上；最后，由服務(wù)中心加以利用。
3．1 硬件設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)采集器主要由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和電源模塊組成。數(shù)據(jù)傳輸單元采用高性價(jià)比的ATmegal28L作為徽控制器，電源模塊采用線性電源以降低誤碼率，并配備顯示調(diào)試接口和EEPROM存儲(chǔ)單元。而數(shù)據(jù)集中器主要是在數(shù)據(jù)采集器的基礎(chǔ)上增加了GSM短信收發(fā)模塊。
數(shù)據(jù)匯集器區(qū)別于采集器采用以S3C2410作為徽處理器，這主要是基于對(duì)ARM(Advanced RISC Machines)與單片機(jī)性價(jià)比的考慮。采用RISC架構(gòu)的ABM微處理器具有體積小、低功耗、高性能；支持Thumb(16位)／ARM(32位)雙指令集，能很好地兼容8 位／16位器件；大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快，執(zhí)行效率更高等特點(diǎn)。因此，在無(wú)線通訊、工業(yè)控制領(lǐng)域，消費(fèi)類電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、成像和安全產(chǎn)品中得以廣泛應(yīng)用。
就此系統(tǒng)而言，匯集器使用ARM處理器對(duì)于以后升級(jí)、網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的增強(qiáng)、效率的優(yōu)化極其有利，對(duì)于擴(kuò)展開(kāi)發(fā)也可采用ARM內(nèi)核ZIG-BEE無(wú)線單片機(jī)來(lái)代替。而采集器和集中器具有實(shí)時(shí)性要求不高、處理任務(wù)較單一和面向采集現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)量較大等特點(diǎn)，因此采用ATmegal28L為核心處理器達(dá)到了性價(jià)比的最優(yōu)配置。
3．2 軟件設(shè)計(jì)
為了避免同頻干擾的問(wèn)題，集中器與采集器的通信采用TDMA(Time Division Multiple Access，時(shí)分多址)技術(shù)，把集中器與任意一臺(tái)采集之間的通信采用時(shí)分的方式分開(kāi)，集中器通過(guò)掃描的方式與各臺(tái)采集器進(jìn)行單臺(tái)通信，這樣系統(tǒng)中的集中器與采集器的通信方式就成為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，即整個(gè)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)的通信就成為若干個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的組合。并采用如表1所示的幀結(jié)構(gòu)，加上打包、解包機(jī)制和雙方的握手協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

4 結(jié)束語(yǔ)
基于嵌入式的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中通信協(xié)議，特別是MAC協(xié)議的優(yōu)化、高頻電路的設(shè)計(jì)是難點(diǎn)也是重點(diǎn)，此外設(shè)備間的互操作性、協(xié)調(diào)性，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫?、安全性也需要考慮。
目前，此遠(yuǎn)程抄表在“溫州市晟恒科貿(mào)有限公司倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)”中得到了初步應(yīng)用。