【應(yīng)用案例】基于Arm?的遠(yuǎn)程電表抄表系統(tǒng)集中器
遠(yuǎn)程電表抄表系統(tǒng)框架
目前遠(yuǎn)程電表抄表系統(tǒng)主要包括電表、采集器、集中器、主站管理中心。如圖 1所示。采集器通過總線方式（多為485總線）收集電表信息，然后再通過總線將信息傳輸?shù)郊衅魃?，集中器可通過以太網(wǎng)或者公網(wǎng)無線方式和主站管理中線通信。系統(tǒng)中采集器和集中器容易產(chǎn)生混淆。
電表主要是用來測量電能的；采集器主要有三個(gè)功能：采集電表數(shù)據(jù)（如峰、谷、平不同時(shí)段的數(shù)據(jù)）、保存、通過電力載波響應(yīng)集中器的命令上傳數(shù)據(jù)或向電表下傳執(zhí)行命令（如電表有可以切斷用戶用電的功能）。集中器主要將收集的信息進(jìn)行存儲(chǔ)處理并且和主站管理中心通信。
圖1 遠(yuǎn)程電表抄表系統(tǒng)框架
集中器通常一個(gè)變臺(tái)區(qū)一個(gè)，裝在變壓器附近，如配電室。工作的環(huán)境較惡劣，這對(duì)集中器硬件的可靠性和穩(wěn)定性有一定要求， 要符合工業(yè)級(jí)要求。另外集中器需要和采集器和主站管理中心通信，所以其主控需要支持豐富的接口，對(duì)集中器的要求如下：
- 以太網(wǎng)，用于集中器與主站管理中心有線通信。
- GPRS，用于集中器與主站管理中心無線通信。
- RS-485、CAN總線，實(shí)現(xiàn)集中器與采集器通信。
- 按鍵，用于對(duì)集中器進(jìn)行人工選擇和設(shè)置。
- Debug（RS-232）接口，用于對(duì)集中器調(diào)試。
- 本地抄表具備2路（可擴(kuò)展至3路）RS485；
圖2 M28X-T功能框架
集中器除了可以設(shè)計(jì)成485總線集中器通信，還可以設(shè)計(jì)成CAN總線。
CAN總線與RS-485總線以1Mbit/S的高速率傳輸?shù)木嚯x都不超過100M，可謂高速上的距離差不多。但是在低速時(shí)CAN以5Kbit/S時(shí)，距離可達(dá)10Km，而RS-485在低的速率也只能到1219m左右?？梢奀AN在長距離的傳輸上擁有相對(duì)較好的。CAN總線是多主從結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有CAN控制器，多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)，以發(fā)送的ID號(hào)自動(dòng)進(jìn)行仲裁，這樣可以實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)不錯(cuò)亂，而且一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)完。另一個(gè)節(jié)點(diǎn)可探測到總線空閑，馬上發(fā)送，省了主機(jī)的詢問，提高了總線速率，增強(qiáng)了快速性。RS-485只規(guī)定了物理層，沒有數(shù)據(jù)鏈路層，對(duì)錯(cuò)誤無法識(shí)別，除非一些短路等物理錯(cuò)誤。這樣容易造成一個(gè)節(jié)點(diǎn)破壞，一直向總線發(fā)數(shù)據(jù)，造成整個(gè)總線癱瘓。所以RS-485一旦壞一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)就會(huì)癱瘓。CAN總線有CAN控制器，可以對(duì)總線任何錯(cuò)誤進(jìn)行檢測，CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響，CAN總線在網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)。
廣州致遠(yuǎn)電子有限公司M28X-T系列核心板，是基于 Freescalei.MX28（ ARM926EJ-S?）系列芯片為核心的嵌入式工控核心板。主要是針對(duì)工業(yè)及消費(fèi)電子、汽車行業(yè)推出的高性能、低功耗處理器，包含了豐富的外設(shè)資源供開發(fā)。如所示。
圖3 M28X-T核心板
- CPU： Freescale i.MX283/ i.MX287；
- 運(yùn)行頻率： 454MHz；
- 支持 64/128M DDR2；
- 支持 64/128MB NAND FLASH；
- 支持獨(dú)立硬件看門狗；
- 支持多種文件系統(tǒng)，支持 SD/MMC 卡、 U 盤讀寫；
- 支持 1 路 USB2.0 HOST、 1 路 USB2.0 OTG；
- 支持 2 路 10M/100M 以太網(wǎng)接口，支持交換機(jī)功能；
- 支持多達(dá) 6 路串口、 2 路 CAN；
- 支持 1 路 SD Card 接口， 1 路 SDIO；
- 1 路 I2C、 1 路 SPI、 1 路 I2S 及 4 路 12 位 ADC；
- 支持 JTAG 調(diào)試接口；
- 采用 6 層 PCB 工藝；
- 所有元器件均符合工業(yè)級(jí)-40℃~+85℃要求 。
