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        基于Si1000的無線M-Bus通信系統

        作者: 時間:2012-05-23 來源:網絡 收藏

        摘要:儀表總線協議是專門為消耗量計量儀表設計的標準。的一個標準,無需布線。在布線困難的地方,可以選用M-Bus進行。本文介紹了的無線M-Bus通信主/從節點的硬件及軟件,并對無線M-Bus系統中低功耗的實現進行了探討。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/154876.htm

        關鍵詞:無線M-Bus;;低功耗

        引言

        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??墒怯芯€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。

        1 無線M-Bus

        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。

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        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??墒窃趯嶋H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。

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        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。

        2.2 射頻部分

        Si1000作為Si10xx系列的成員之一,在極精簡的5 mm×7 mm封裝中結合了8051內核、工作頻段為240~960 MHz高穿透力的EZRadioPRO RF收發器、64 KB的Flash和10位ADC。Si1000系列提供優越的RF性能,具有最高輸出功率、接收靈敏度以及最低功耗的喚醒轉換等特性。該無線微控制器在工作模式下有最低的電流消耗(160μ/MHz),在休眠模式下,以內部低頻振蕩器(LFO)作為頻率源的RTC工作時,消耗電流低至315nA。在深度休眠模式下,僅需25 nA工作電流,且不會丟失RAM數據。圖3給出了射頻部分硬件原理圖。

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