基于arm和载波通信的远程用电采集集中器硬件设计毕业论文(编辑修改稿)

基于arm和载波通信的远程用电采集集中器硬件设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

FSK 频率调制技术加直序扩频 BPSK 加智能跳频技术 MCM 多 载波技术，每个码元四个频点 频点 270Khz 120Khz 150KHZ 6090khz 110140khz 15khz150khz 载波速率 300BPS 500BPS 600/1200BPS 5400BPS 2400BPS 自动上报功能 无 无 无 有 有 抗干同频干扰性 一般 一般 一般 较好 好 路由技术 简单 简单 简单 完善 简单 网络技术 支持网络通讯 3 层协议 支持网络通讯 3层协议 支持网络通讯 3 层协议 支持网络通讯 7层协议 支持网络通讯 3层协议 推广 度 大 大 大 国外多 欧洲采用 成本 低 低 中 高 高 优点 成本 成本 成本 实时性 抗干扰 缺点 速度，抗干扰能力 成本 通讯效果 网络负载重的情况下很难抄回，每天一次的抄到率尚可。 可以满足 24 小时一次的抄表要求。 不能完成实时控制 抗干扰能力强。 实时性好一些。 可以满足 20分钟内的抄表要求。 实时控制能力不确定。 11 11 无线若干种技术对比 本部分只罗列被广泛研究的无线通讯技术。 带基站的技术的好处一定是功率大，穿透能力强，通讯稳定。 表 24 通讯技术 序号 通讯技术 频点 覆盖 范围 典型应用 优点 缺点 1 PHS 300500m 小灵通 没有合适的频段 终端成本和设备成本都较高 1km 2 Wifi 300m 无线上网卡 公用频段 成本高 覆盖范围太少 500m 3 GSM 450M 900M 1800M 1900M 10km 移动 通讯稳定 设备供应商众多 频点需要申请 4 CDMA 870M 10km 联通 通讯效果没有 GSM 好 5 SCDMA 1880M 20xxM 1030km 3G 通讯稳定 成本高 450M 30km 大灵通 覆盖范围最宽 设备供应商太少 通过上表 24 与下表 25 比较，我们可以发现，带基站的通讯技术，特别是GPRS/CDMA 等成熟的通讯技术，可以完成实时通讯和远程控制，但是如果是自己建设网络，一次性的投入比较大。 如果是采取公网，日常维护的费用比较大。 其中还有另外一个很大的缺点是频点需要事先申请 在日本，目前在讨论，被电信废弃的 PHS(小灵通 )网络是否可以被转为自动抄表应用。 在美国，最大的抄表公司 Itron 也是采用的带基站的无线抄表模式。 而不带基站的通讯技术，特别 是其中的佼佼者 Zigbee 或者 ISM 技术，采取的是公共频段，设备成本也低廉。 但是由于传送信号弱，目前阶段不能有效解决穿墙问题，抗干扰能力也很差，所以通讯效果和载波差不多，都存在不能实现时时通讯以及远程控制的问题。 由于无线通讯技术已经被广泛使用，所以在终端方面，成本并不高昂，只是如果要达到较好的通讯效果，网络的建设需要进一步的投入，摊到每个表上，成本就会高一些。 表 25 不带基站的无线通讯技术 12 12 序号 通讯技术 覆盖范围 联网能力 典型应用 优点 缺点 1 红外技术 (IR) 视距以内 ，中间无障碍物 无 遥控器 成本 通讯距离 2 433M RF 自由空间200m 无 汽车门锁 对讲 成本 联网能力 公共频段，易受干扰 3 蓝牙 10 到 100 米间 非网状 耳机 快速 覆盖距离 4 WiFi 困难 无线上网 极高数据率 功耗 覆盖距离 比较昂贵 5 UWB 小于 10 米 无 视频和高速数据 (USB)解决方案 速度极高 覆盖距离 6 Zigbee 户外最大覆盖距离为400 米 ,室内最大覆盖距离在 30 米。 网状 家庭自动化 成本低 低功耗 穿墙问题，最多只能穿透一堵墙 通讯规约 电力载波居民集抄系统集中器上行通信规约 电力载波居民集抄系统集中器上行通信规约为 DLT/698 规约。 （ 1）帧格式 1）帧格式定义 本标准采用 GB/ ，定义见表 26： 表 26 帧格式 起始字符（ 68H） ↑ 长度 L 固定长度 长度 L 的报文头 起始字符（ 68H） ↓ 控制域 C 控制域 用户 数据区 地址域 A 地址域 13 13 链路用户数据 链路用户数据 （应用层） 校验和 CS 帧校验和 结束字符（ 16H） 帧 格式 2)传输规则 一般情况下线路在闲暇状态时会采用二进制。 另外帧的字符之间也有一定的间隔，同时两帧之间在闲暇时期会有最低 33位。 如果出现了错误，那么两帧之间就会有将近 33 位线路。 帧校验一般情况下会和 （ CS） 使用同一种八位八组的算法来进行，不会对过多的进位。 一般情况下会采用效验的方法来进行： 在每一个字符中，都会进行启动位以及定位的效验。 对于每帧： 在效验帧中，固定的文头都会和所规定的字符达成相应的协议，并进行标识； 对两个长度的 L 进行识别； 每个帧的接收长度数据都为 L1+8； 帧校验和； 字符的 结束 ； 当效验出现一定差错时，效验线路都会有一定的空闲间隔； 如果这些效验出现差错，那么久应该对此舍弃；如果没有差错，那么这种帧的数据还是有效的。 (2)链路层 1)长度 L 长度 L 包括协议 .标识和用户数据长度，由 2 字节组成，如表 27： 表 27 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 长度的定义 在这些协议标识中， D0~D1 两位编码 都是有自身定义的： 这种形式主要为禁用状态； 主要是为电力负荷的系统数据； —— 在本协议的使用过程中； 14 14 —— D0= D1=1， 主要为保留状态。 在这些数据的长度中，主要为 L1：这些主要由 D2~D15 来进行组合，在采用 BIN 编码的过程中，主要是对地址以及所用的数据来进行对字节的划分。 —— 主要运用了无线信道，一般情况下其长度会不大于 225； —— 另外还采用了网络上的传输，其值一般小于 16383。 2)控制域 C 控制域 C 表示报文传输方向和所提供的传输服务类型的信息，定义表 28： 表 28 控制字定义 D7 D6 D5 D4 D3~D0 下行方向 传输方向位 DIR 启动标志位 PRM 帧计数位 FCB 帧计 数有效位 FCV 功能码 上行方向 要求访问位 ACD 保留 a） 传输的方位 DIR=0： 这类帧主要包括了报文的行情，主要是对下行报文进行传输。 b)标志位的启动 PRM =1： 这种帧主要是通过报文来进行输送。 PRM =0： 是指从动站。 c) 在帧计数中，帧计数的有效位主要是用来运输的。 一般情况下， FCB 表示 连续性的发送，同时还可以确认出服务是否响应。 FCB 主要是防止信息运输的主要状况和重复情况。 从一个从东站向另一个启动站输送响应时，将会使 FCB 取相反值。 在启动站中， FCB 值 会根据启动站来进行调 配。 但是长时间没有收到相应的报文，同时在接收中也出现了一些差错。 启动站这种不改变的状态也会直接影响到原来的发送以及相应的服务。 在复位命令中，一般会进行 FCB=0 的状态。 d) 在请求访问中， CAD 会出现一些错位。 在上行响应文件中，主要会用到 ACD=1， 它主要表示的是一个相对比较重要的采访形式，另外在信息域中也会带有相应的计数器； ACD=0 的主要应用是从无事件数据来进行划分。 ACD 主要还设有 “ 1”和置“ 0” 的状态： —— 在上次的报文中，新的重要事件是比较重要的一个形式，其位置为 1； —— 在这些主站请求过 程中，还要针对报文来进行执行。 e) 帧数的有效位还应该在 FCV 中来实现。 FCV=1： 在表示一些 FCB 应用中，还要对此施行有效 或者无效的确定。 f) 功能码 在启动标识中，还要对定义进行体现。 15 15 表 29 功能码定义（ PRM=1） 功能码 帧类型 服务功能 0 —— 备用 1 发送 ∕ 确认 复位命令 2~3 —— 备用 4 发送 ∕ 无回答 用户数据 5~8 —— 备用 9 请求 ∕ 响应帧 链路测试 10 请求 ∕ 响应帧 请求 1 级数据 11 请求 ∕ 响应帧 请求 2 级数据 12~15 —— 备用 当启动标志位 PRM =0 时，功能码定义见表 210： 表 210 功能码定义（ PRM=0） 功能码 帧类型 服务功能 0 确认 认可 1~7 —— 备用 8 响应帧 用户数据 9 响应帧 否认：无所召唤的数据 10 —— 备用 11 响应帧 链路状态 12~15 —— 备用 本标准规定： —— 启动站功能码 10（请求 1 级数据）用于应用层请求确认（ CON=1）的链路传输，应用层请求确认标志见本标准。 —— 启动站功能码 11（请求 2 级数据）用于应用层请求数据的链路传输。 3)地址域 A a)地址域 格式 地址域由行政区划码 A终端地址 A主站地址和组地址标志 A3 组成，格式见表 211： 表 211 地址域格式 地址域 数据格式 字节数 行政区划码 A1 BCD 2 终端地址 A2 BIN 2 主站地址和组地址标志 A3 BIN 1 b) 行政区划码 A1 16 16 行政区划码按 GB226091 的规定执行。 c) 终端地址 A2 在终端地址的分类中，其 A2 的选址范围主要在 1 到 65535。 在无效的地址中， A3 的定位还会出现一些偏差。 也可以用 1 来进行标识。 d) 在主站地址中，主要是地址标识 A3 的 D0 位 中，主要为 地址的标志， D0=0 终端地址为 A2,因此这一组数据为 0~127 个 主站。 在这些主站中，一定呀发送帧来对 MSA 进行设置，并让其一直处于非零值的状态来发送正确的 MSA。 在终端启动中，还要对 MSA 进行一定的校准。 e) 帧校验和 帧校验在用户区域中，还要对算术产生一定的数据分析和链路的变化。 (3)应用层 表 212 应用层（链路用户数据）格式 应用层功能码 AFN 帧序列域 SEQ 数据单元标识 1 数据单元 1 „„ 数据单元标识 n 数据单元 n 附加信息域 AUX 应用层定义 应用层功能码 AFN 应用 层功能码 AFN 由一字节组成，采用二进制编码表示，具体定义见表213： 表 213 应用层功能码定义 应用功能码 AFN 应用功能定义 00H 确认∕否认 01H 复位 02H 链路接口检测 03H 中继站命令 04H 设置参数 05H 控制命令 06H 身份认证及密钥协商 17 17 07H 备用 08H 请求被级联终端主动上报 09H 请求终端配置 0AH 查询参数 0BH 请求任务数据 0CH 请求 1类数据（实时数据） 0DH 请求 2类数据（历史数据） 0EH 请求 3类数据（事件数据） 0FH 文件传输 10H 数据转发 11H~FFH 备用 帧序列域 SEQ 在帧序列中，还要根据传输的变化来进行有规则的传输，由于这些长度的限制。 一些具体的数据将无法进行传输和分类，在每帧数据中，还要建立相应的处理变化表现形式。 表 214 SEQ 定义 D7 D6 D5 D4 D3D0 TpV FIR FIN CON PSEQ∕ RSEQ 多功能电能表与终端通信的协议为 DL/4507 规约。 帧地址如图所示，下面对该协议进行简要说明。 （ 1）应用功能 64507 协议是多功能电能表与终端通信的协议，与 97 规约相似但不是对 97 规约的扩充与升级，很多内容并不与 97规约相兼容。 表 215 帧格式 起始字符（ 68H） 地址域 A 起始字符（ 68H） 控制域 C 长度 L 链路用户数据 校验和 CS 结束字符（ 16H） （ 2）地址域 A 为 6 字节 BCD 码的表地址 18 18 （ 3）控制码 C 图 21 控制码 C （ 4）数据长度 L。