基于 Si1000 的无线 M-Bus 通信系统设计文章来源:物联网世界 有线 M-Bus 是专为家用仪表数据传输而设计的总线制系统,它是一个层次化的系统,由主设备、若干从设备和一对连接线组成。有线 M-Bus 的提出满足了公用事业仪表组网和远程抄表的需要,同时可以满足远程供电需求,在智能小区的自动抄表系统中有广泛应用。可是有线 M-Bus 系统在网络布线施工过程中往往需要破墙掘地,破坏周围的环境。因此无线应用给它在竞争中带来优势,易于安装和维护,不会对周围环境造成影响。无线 M-Bus 是专门用于水表、气表、热能表、电表和数据集中器之间的数据无线传输的一个通信标准, 它正广泛被欧洲市场所接受。现在大多数仪表都是用电池进行供电的,因此对于低功耗的要求比较高。为了延长电池的使用寿命,本文选用低功耗芯片 Si1000 组建一个无线 M-Bus 通信系统,并对 Si1000 的低功耗性能问题及在软硬件上的实现进行了分析。 1无线 M-Bus 无线 M-Bus 标准规定了仪表和集中器之间的通信。图1给出了一个简单的无线 M-Bus 通信系统,其中集中器作为主节点,仪表作为从节点。主节点和从节点之间的通信,定义了 3 种不同的通信模式: ① S-mode 静止模式。 S1-mode 是从仪表到其他系统单元的单向通信; S1m-mode 如同 S1, 但是数据采集装置不能进入低功耗模式; S2-mode 是仪表和其他系统单元之间的双向通信。② T-mode 频繁传送模式。 T1-mode 是从仪表到其他系统单元的单向通信; T2-mode 是仪表和其他系统单元之间的双向通信。③ R-mode 是频繁接收模式。 R2-mode 是仪表和其他系统单元之间的双向通信。当仪表能够和集中器直接进行通信时,其他系统单元就是图 1中的集中器。可是在实际应用中,从节点仪表有时不能直接与主节点集中器进行通信,那么就需要路由节点来转接它们之间的数据,此时的系统单元就是高性能网关。 2无线 M-Bus 收发系统设计 无线 M-Bus 收发系统原理仪表抄读无线收发系统原理框图如图 2所示。无线数据的收发由无线微控制器 Si1000 实现。主节点 Si1000 内部的发送模块将数据进行编码处理,以特定的格式经天线发送给接收模块。从节点 Si1000 内部的接收模块接收到有效数据后, Si1000 内部的微处理器通过扩展接口读取外部仪表的数据,并进行相应的调整、转换处理后通过射频发送给主节点。主节点通过 GPRS 与集抄中心进行通信。由于采用的是无线微控制器,主/从节点发送/接收模块不需要使用传统的 MCU+RF 模块的设计方式,只需要一片 Si1000 就可以完成射频通信。 射频部分 Si1000 作为 Si10xx 系列的成员之一,在极精简的 5 mm ×7 mm 封装中结合了 8051 内核、工作频段为 240~960 MHz 高穿透力的 EZRadioPRO RF 收发器、 64 KB 的 Flash 和 10 位 系列提供优越的 RF 性能,具有最高输出功率、接收灵敏度以及最低功耗的唤醒转换等特性。该无线微控制器在工作模式下有最低的电流消耗( 160 μ/MHz ),在休眠模式下,以内部低频振荡器( LFO )作为频率源的 RTC 工作时,消
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