淺談光電直讀技術(shù)

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1、摘要文章詳細(xì)介紹了M-Bus儀表總線，包括總線結(jié)構(gòu)、總線的通信協(xié)議，及其在遠(yuǎn)程抄表中的應(yīng)用。家用公共事業(yè)儀表通過擴(kuò)展M-Bus總線，使其具有與M-Bus儀表總線通訊的功能,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表。關(guān)鍵詞M-Bus儀表總線應(yīng)用1概述M-Bus是Paderborn大學(xué)的Dr.HorstZiegler與TI公司的DeutschlandGmbH和TechemGmbH共同提出的，專門用于公共事業(yè)儀表的總線結(jié)構(gòu)，稱Meter-Bus，簡稱M-Bus。M-Bus儀表總線屬于局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，簡稱L

2、AN），是處于同一幢建筑、同一大學(xué)或方圓幾公里遠(yuǎn)地域內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)，被用于連接遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)和工作站、測量儀表等設(shè)備，以便資源共享和數(shù)據(jù)傳輸。M-Bus儀表總線具有LAN的三個(gè)基本特征：（1）范圍，（2）傳輸技術(shù)，（3）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。LAN具有星形（StarTopology）、環(huán)形(RingTopology)和總線形(BusTopology)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。M-Bus一般采用總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。M-Bus儀表總線可以滿足由電池供電或遠(yuǎn)程供電的計(jì)量儀表的特殊要求。當(dāng)計(jì)量儀表收到數(shù)據(jù)發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，將當(dāng)前測量的數(shù)據(jù)傳送到主站

3、，（主站可以是手持單元、計(jì)算機(jī)或其它數(shù)據(jù)終端）。主站定期地讀取某幢建筑中安裝的計(jì)量儀表的數(shù)據(jù)。一般而言，掛接在儀表總線上的計(jì)量儀表的數(shù)目可達(dá)數(shù)百個(gè)，數(shù)據(jù)傳輸距離達(dá)數(shù)千米。在總線上傳送的數(shù)據(jù)具有高度的完整性和快速性。2M-Bus總線的結(jié)構(gòu)模型及特點(diǎn)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）于1978年提出了OSI(openSystemInterconnection，即開放系統(tǒng)互聯(lián))七層參考模型。M-Bus總線協(xié)議以ISO-OSI參考模型作為參考，但是只采用了OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如表1所示。儀表

4、總線結(jié)構(gòu)原理見圖1所示。1)物理層物理層的功能是提供一條“非結(jié)構(gòu)位流”傳送的物理通道，并為數(shù)據(jù)鏈路層提供建立、維護(hù)和解除物理連接。物理層規(guī)定了主站與從站之間的物理接口的物理和電氣特性，負(fù)責(zé)物理媒體上信息的接收和發(fā)送。M-Bus的物理層采用M-Bus總線標(biāo)準(zhǔn)。2)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的功能是在物理連接的基礎(chǔ)上建立、維護(hù)和解除數(shù)據(jù)連接。數(shù)據(jù)鏈路層以幀為單位傳輸信息，在每幀信息中附加了許多協(xié)議控制信息（如同步信息、地址信息、糾錯(cuò)信息、應(yīng)答信息等），以保證信息無差錯(cuò)傳送。M-Bus的數(shù)據(jù)鏈路層采用IEC870

5、標(biāo)準(zhǔn)。3)應(yīng)用層應(yīng)用層是直接面對(duì)用戶的一層。主要功能包括讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)、密鑰設(shè)定、廣播校對(duì)，以及更改通信速率等等。M-Bus的應(yīng)用層采用EN1434-3標(biāo)準(zhǔn)。M-Bus總線協(xié)議為主-從結(jié)構(gòu)的半雙工通訊方式，可以進(jìn)行一主一從或一主多從的操作，從站均有各自的地址編碼。采用0.5mm2雙絞線，連接250個(gè)從站時(shí)，最遠(yuǎn)連接距離可達(dá)到380m。采用1.5mm2雙絞線，連接64個(gè)從站時(shí)，最遠(yuǎn)連接距離可達(dá)到3600m。M-Bus總線結(jié)構(gòu)由主站(Masterstation)，以及掛接在雙絞線上的一系列從站（Slave

6、station）組成，從站之間彼此并聯(lián)。3M-Bus儀表總線協(xié)議主站發(fā)出的信息幀來控制。每幀由前導(dǎo)字節(jié)、幀起始符、儀表類型、從站地址域、控制碼、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)域、幀信息縱向校驗(yàn)碼及幀結(jié)束符等九個(gè)域組成，每個(gè)域由若干字節(jié)組成。幀的格式見圖2。每字節(jié)含8位二進(jìn)制碼，傳輸時(shí)加上1個(gè)起始位（0）、1個(gè)奇偶校驗(yàn)位和1個(gè)停止位（1）共11位，其傳輸序列如圖3所示。D0是字節(jié)的最低位，D7是字節(jié)的最高位，先傳低位后傳高位。（1）前導(dǎo)字節(jié)由主站或從站發(fā)送的所有幀前面有一串規(guī)定數(shù)目的十六進(jìn)制的字符“FE”，這些字符稱為

7、幀的前導(dǎo)字節(jié)。前導(dǎo)字節(jié)本質(zhì)上是一種物理層的要求，經(jīng)常用來使接收器適應(yīng)和同步，一般是2－4個(gè)字符。（2）幀起始符幀起始符68H，表示一幀信息的開始。（3）儀表類型儀表類型（T）是指參與通信的從站屬于那種類型的計(jì)量儀表，如表2所示。（4）地址域地址域由七個(gè)字節(jié)組成（A0A1A2A3A4A5A6），每個(gè)字節(jié)為2位BCD碼格式。地址長度為14位十進(jìn)制數(shù)。其中A6A5為廠商代碼，低地址在前，高地址在后。當(dāng)某一字節(jié)以AAH尋址時(shí)，忽略該字節(jié)地址。當(dāng)?shù)刂窞锳AAAAAAAAAAAAAH時(shí)，為廣播地址。（5）控制碼控

8、制碼的格式見圖4。其中，D7：0—表示由主站發(fā)出的控制幀；1—表示由從站發(fā)出的應(yīng)答幀；D6：0—表示從站正確應(yīng)答；1—表示從站對(duì)異常信息的應(yīng)答；D5~D0：控制碼000000：保留；000100：讀計(jì)量數(shù)據(jù)；000101：讀地址；001000：廣播校時(shí)；001100：更改通信速率；010010：寫機(jī)電同步數(shù)據(jù)；010100：寫時(shí)域；010101：寫閥門控制；011010：設(shè)定密鑰；1xxxxx：廠商自定義。（6）數(shù)據(jù)長度數(shù)據(jù)長度字段包含一個(gè)表示字節(jié)數(shù)的整