手持电力抄表终端的研究与开发

论文摘要

随着我国电力事业的发展,以手持抄表终端为载体,将集中器或用户电表的数据转移到用电营销管理系统的抄表方式符合我国自动抄表系统的发展现状。目前国内的手持电力抄表终端在稳定性、可扩展性等方面还存在很多问题。本文综合运用嵌入式技术、通信技术、面向对象技术与低功耗优化方法设计了一种手持电力抄表终端,为我国自动抄表系统的快速发展提供了技术基础。本文首先分析了电力抄表系统及其关键技术的研究发展现状,在抄表终端实际需求的基础上,构建了基于ARM处理器的抄表终端总体方案；其次针对USB官方驱动与固件通信速度较低的问题,提出了一种基于硬件的传输控制协议,有效的提高了USB传输速率；针对当前工业设备中图形组件功能简单、结构化不足、价格昂贵等缺点,提出了一种基于OOPC的轻量级嵌入式GUI解决方案,并在抄表终端中应用；最后,在分析集成电路的功耗构成与优化方法的基础上,根据手持电力抄表终端的软硬件情况,提出了具体的低功耗策略,显著降低了系统的功耗。抄表终端通过现场调试与测试,运行状况良好,达到了预期的功能与性能指标要求,并已成功中标江苏省电力公司物资招标采购,在江苏省内得到了大规模应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 发展现状
• 1.2.1 电力抄表系统发展现状
• 1.2.2 手持抄表终端发展现状
• 1.2.3 嵌入式GUI系统发展现状
• 1.2.4 电路功耗发展现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 2 抄表终端总体设计
• 2.1 需求分析
• 2.1.1 应用场合
• 2.1.2 功能需求
• 2.1.3 性能需求
• 2.2 系统方案设计
• 2.2.1 硬件方案设计
• 2.2.2 软件方案设计
• 2.2.3 二次开发原理研究
• 2.3 开发环境
• 3 USB通信优化研究
• 3.1 USB通信概述
• 3.1.1 USB传输类型
• 3.1.2 USB描述符
• 3.2 多设备识别优化
• 3.2.1 多设备识别固件
• 3.2.2 多设备识别驱动
• 3.3 USB通信速率优化研究
• 3.3.1 USB固件程序结构分析
• 3.3.2 传输控制机制研究
• 3.3.3 USB传输速度优化方案
• 3.3.4 USB协议层优化
• 3.3.5 驱动数据缓冲方式优化
• 3.4 USB应用程序开发
• 3.4.1 设备查找
• 3.4.2 数据通信
• 3.4.3 程序运行结果
• 3.5 USB通信测试
• 3.6 本章小结
• 4 GUI研究与开发
• 4.1 OOPC概述
• 4.1.1 OOPC简介
• 4.1.2 OOPC实现
• 4.2 GUI设计与实现
• 4.2.1 系统划分
• 4.2.2 消息子系统
• 4.2.3 图形子系统
• 4.2.4 对象子系统
• 4.2.5 辅助子系统
• 4.3 GUI应用程序开发
• 4.3.1 开发方法
• 4.3.2 GUI系统的扩充
• 4.3.3 应用程序演示
• 4.4 抄表程序的执行方式
• 4.5 可视化开发环境
• 4.6 本章小结
• 5 系统功耗优化
• 5.1 功耗概述
• 5.1.1 功耗分析
• 5.1.2 低功耗设计方法
• 5.2 低功耗实现
• 5.2.1 处理器的低功耗模式
• 5.2.2 抄表终端的低功耗策略
• 5.2.3 基于FPGA的片外定时器设计
• 5.2.4 系统时间管理
• 5.2.5 外设功耗优化
• 5.3 待机功耗测试
• 5.4 本章小结
• 6 系统调试与运行
• 6.1 系统调试
• 6.1.1 调试工具
• 6.1.2 抄表程序调试
• 6.1.3 USB驱动调试
• 6.2 系统运行状况
• 7 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录