基于ARM和無線自組網的遠程抄表系統

摘要：為了提高遠程抄表系統的效率和可靠性。提出一種基于ARM和無線自組網的遠程智能抄表系統的設計，給出此系統的整體架構，工作流程；分析此系統的硬件組成，采用LPC2478作為主控制單元，APC900M作為無線通信模塊；并分析了μC／OS-Ⅱ操作系統的移植方法，給出對于遠程智能抄表系統應用程序的設計。此系統效率和可靠性高，成本低，抗損壞性強，具有很好的發展前景。
關鍵詞：ARM；μC／OS-Ⅱ；遠程智能抄表；無線自組網

嵌入式系統(Embedded System)是一種軟硬件可擴充或裁剪的專用計算機系統，以面向應用為主，是將計算機技術，半導體技術和電子技術以及各個行業的具體應用相結合的產物。隨著電子技術、通信技術、計算機技術的發展，全球日益信息化，嵌入式系統以其體積小、功耗低、使用方便等特點，廣泛應用于各種工業、民用的計算機系統中。在此提出一種運用ARM和AdHoc技術組成的一個遠程無線抄表的方式。該系統具有成本低，可靠性高，維護方便的優點，可以用于電、氣、水、油等的遠程抄表。

l ARM體系和Ad Hoc網絡
ARM體系的處理器是目前嵌入式系統中使用最廣泛的處理器。其采用了RISC技術，具有體積小、低功耗、低成本、高性能的特點，并且其支持Thumb(16位)／ARM(32位)雙指令集，能很好的兼容8位／16位器件。ARM使用大量的寄存器，使得指令執行速度更加快速，大多數數據操作都在寄存器中完成。它的尋址方式靈活簡單，并且指令長度固定，執行效率更高，處理能力大大超過單片機。
Ad Hoc網絡是一種特殊的無線移動網絡。網絡中所有結點的地位平等，無需設置任何的中心控制結點。網絡中的結點不僅具有普通移動終端所需的功能，而且具有報文轉發能力。Ad Hoc網絡沒有嚴格的控制中心。所有節點的地位平等，即是一個對等式的網絡。節點可以隨時加入和離開網絡。任何節點的故障不會影響整個網絡的運行，具有很強的抗損性。網絡的布局或展開無需依賴于任何預設的網絡設施。節點通過分層協議和分布式算法協調個字的行為，節點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的網絡。當節點要與其覆蓋范圍外的節點進行通信時，需要中間節點的多條轉發。與固定網絡的多跳不同，Ad Hoc網絡中的多跳路由是由普通的網絡節點完成的，而不是由專用路由設備完成，每個節點包含了一個路由器和主機，而且往往是在同一臺機器上。Ad Hoc網絡是一個動態的網絡。其節點可以隨處移動，也可以隨時開機和關機，這些都會使網絡的拓撲結構隨時發生變化。這些特點使得使用Ad Hoc網絡作為無線抄表系統的網絡與普通的無線通信網絡和有線通信網絡相比有著顯著優勢。

2 系統設計
2．1 系統的整體架構
此系統以嵌入式系統為核心，通過串行總線系統與Ad Hoc網絡中位于主站的節點相連接，以ARM處理器為核心對整個系統進行控制。如圖1所示，各個采集終端定時通過各自所對應的計量器具獲得所需數據。然后各個采集終端對獲得的數據進行一定的處理，再利用自身節點通過Ad Hoc網絡傳送給主站接收。必要的時候主站也可以通過Ad Hoc網絡對各個采集終端發出命令來主動得到計量數據和參數設置。在此系統中，并沒有采用傳統的有線的數據傳輸方式，而是采用Ad Hoc網絡進行數據傳輸，避免了在惡劣的工業現場環境下布線和線路一旦損壞所帶來的維護上的不便。并且使用了以ARM7體系結構的LPC2478作為主站處理器，使得整個系統移動性更加靈活，傳輸可靠性得到更好的保障，維護更加方便，成本也更低，操作起來也更加方便簡潔。

2．2 系統的硬件組成
該系統的硬件系統如圖2所示，主要包括ARMCPU控制模塊，電源管理模塊以及無線模塊。