Meter-Bus协议在便携式手持抄表器中的研究与实现

论文摘要

本文介绍了在测量与仪表技术领域,Meter-Bus （M-Bus）总线技术及其uC/OS-Ⅱ在远程自动抄表系统中的应用。手持抄表器是远程直读抄表系统的一部分,通过M-Bus总线读取M-Bus类型表计数据并存储,再通过其它方式（如RS232、USB）传输给数据管理中心的计算机。目前国内厂家还不能提供真正意义的手持抄表器,必须通过不掉电集中器中转数据,然后再支持手持抄收,增加了系统安装、运行成本以及运行风险。因此,本文的提出对远程抄表系统的发展具有非常重要的意义。本设计以Cotex-M3为内核的微处理器LM3S5749作为系统控制核心,以嵌入式uC/OSⅡ操作系统为平台,实现了远程抄取M-Bus型表计、存储数据、查看时间等功能。系统硬件部分由电源、主板、通讯三部分组成。系统静态时,通讯部分处于无功耗状态,只在通信时,才打开该部分的供电电路,合理地分配系统电源,延长了工作时间；主板部分涵盖了主控制芯片（LM3S5749）、LCD （MZT35C-1）、Flash （AT45DB161D）、以及实时时钟（DS1302）等,主要工作是,实现系统控制、提供友好的交互界面、读取M-Bus型表计数据、存储用户信息,此外还可设置系统的时间；通信部分由串口通信和M-Bus通信两部分组成。在软件规划上,以操作系统为平台按照功能模块划分的方法,实现了良好的复用性和扩展性。本文设计了便携式手持抄表器的硬件和软件。系统经现场调试证明,提供了人机交互界面、可同时驱动220块表计、存储20000条以上表计数据、支持煤气表,水表,电表混合总线、支持操作操作权限管理,并且可以连续运行5个小时以上。系统的性能大大超过了预期的目标,实现了远程抄表功能,为设计新型的便携式手持设备提供了实践经验和理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 手持抄表器简介
• 1.3 嵌入式系统特点
• 1.4 METER-BUS发展现状
• 1.5 论文主要工作和创新点
• 第二章 METER-BUS总线技术
• 2.1 M-BUS协议简介
• 2.2 M-BUS结构模型
• 2.3 M-BUS工作原理
• 2.4 M-BUS协议
• 2.4.1 帧结构
• 2.4.2 控制帧格式
• 2.4.3 应答帧格式
• 第三章 系统整体设计
• 3.1 系统功能概述
• 3.2 系统硬件概述
• 3.3 系统硬件选型
• 3.3.1 中央处理器
• 3.3.2 外设存储器
• 3.3.3 LCD液晶屏
• 3.3.4 实时时钟芯片
• 3.4 系统软件概述
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 系统电源硬件设计
• 4.1.1 系统电源设计
• 4.1.2 CPU电源设计
• 4.1.3 M-Bus电源设计
• 4.2 M-BUS总线电路设计
• 4.2.1 上位机M-Bus电路设计
• 4.2.2 下位机M-Bus电路设计
• 4.3 系统外设硬件设计
• 4.3.1 独立按键电路
• 4.3.2 LCD接口电路
• 4.3.3 RTC接口电路
• 4.3.4 SPI接口的Flash电路
• 4.3.5 RS232接口电路
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 软件总体设计方案
• 5.2 uC/OS-Ⅱ操作系统
• 5.2.1 嵌入式操作系统的现状
• 5.2.2 uC/COS-Ⅱ操作系统简介
• 5.3 底层驱动软件设计
• 5.3.1 MzT35C-1 LCD驱动软件设计
• 5.3.2 Flash ROM驱动软件设计
• 5.3.3 实时时钟驱动软件设计
• 5.4 系统应用软件设计
• 5.4.1 开机界面软件设计
• 5.4.2 施工菜单软件设计
• 5.4.3 集中抄表软件设计
• 第六章 实验设计与数据分析
• 6.1 实验设计
• 6.2 数据分析
• 第七章 结论与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 展望
• 附录A 手持抄表器实物图
• 附录B 手持抄表器操作界面
• 参考文献
• 在校期间研究成果
• 致谢