GPRS網絡電能表的設計方案

　　3.1 總體架構

　　軟件設計基于μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統的多任務設計，整體架構如圖2所示。

　　系統軟件包括：主任務、上行任務、下行任務、模擬串口任務、事件處理任務和控制處理任務。

　　3.1.1 主任務

　　實現全局變量初始化，硬件環境初始化，信號量和消息隊列的建立、其他任務的創建和啟動、鍵盤掃描、系統時間和定時處理、復位處理等功能。

　　3.1.2 上行任務

　　上行任務實現GPRS通信鏈路的建立、維護及與主站的數據交換，包括鏈路維護、數據收發、協議解析等功能。

　　3.1.3 下行任務

　　實現對基表數據定時抄讀、數據處理、數據存儲、數據的轉發等功能。

　　3.1.4 模擬串口管理任務

　　由于系統必須實現上行通信端口、下行通信端口、RS 485通信端口、RS 232通信端口和紅外通信端口5個串行通信口，而LPC2138內部只有兩個串行口，所以必須對串口進行擴展。在此，用軟件來模擬串口通信，以實現串口擴展。建立一個模擬串口管理任務，專門管理下行抄表模擬串口、紅外通信模擬串口和調試模擬串口。

　　3.1.5 事件處理任務

　　事件處理任務處理系統發生的各類事件，包括事件記錄、事件上報等。

　　3.1.6 控制任務

　　控制任務執行一些控制操作，包括預購電控制、保電控制、告警控制等。

　　3.1.7 任務間的通信

　　任務與任務之間數據傳遞通過消息發送和接收來實現，消息結構為：

　　消息傳遞函數定義為：

　　3.2 軟件模塊實現流程

　　軟件采用模塊化設計，每個任務包含不同的功能模塊，由于系統包含模塊較多，在此只給出主任務模塊流程圖及上行任務中的GPRS鏈路維護模塊流程圖。

　　3.2.1 主任務流程

　　主任務程序流程如圖3所示。

　　3.2.2 GPRS鏈路維護流程

　　上行任務中的鏈路維護模塊包括：GPRS網絡登陸、鏈路狀態檢測以及心跳維護等。其中，GPRS網絡登陸程序流程如圖4所示。在GPRS通信鏈路建立后，如果長時間無數據傳輸，則GPRS網絡連接將被斷開，所以必須在一定時間間隔內發一個心跳幀至主站，確認主站應答后說明鏈路狀態正常。不同品牌GPRS模塊的AT指令集不同，因此在編程前須熟悉相關GPRS模塊的指令集，以實現鏈路的建立和維護。

　　4 結語

　　介紹了GPRS網絡電能表的功能和GPRS無線通信模塊的軟硬件設計，它是對GPRS網絡電能表開發項目的總結。系統軟件移植了μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統，采用多任務設計，提高了系統的實時性，對實現遠程無線抄表具有積極意義，設計的產品已在國家電網公司成功應用，且運行穩定，應用效果良好。