基于ARM9和GPRS的實時電力負控管理系統的設計

　　下面主要分析一下下層通信電路RS 485接口電路和上層通信電路GPRS接口電路。

    2.1.1 RS 485接口電路

    負控管理終端的主要功能之一就是對電能表數據的采集和處理。考慮到負控管理終端與所連接的多功能電表通信時，由于兩者相距比較遠，周圍環境會對傳輸信號產生比較大的干擾，系統又要求負控管理終端所掛接電能表數量盡量多，最后選用了RS 485的底層通信模式。

    本負控管理終端的2路RS 485接口是由S3C2440A的RS 232串口2和串口3轉換過來的，要把RS 232信號轉成RS 485信號，必須先通過RS 232收發器將信號發送出去，再通過RS 485收發器接收信號，MAX202ECPE是RS 232收發器，選用MAX485驅動芯片用于RS485通信的低功耗收發器，每個器件中都具有一個驅動器和一個接收器，可以直接掛接128個電能表，實現最高2.5 Mb/s的傳輸速率。RS 485接口的共模電壓大于+12 V或小于-7 V時，接收器就無法正常工作了，可考慮選用帶光電隔離的光電耦合器，將強電電路與弱電電路在物理上隔離，電路中的光耦PS4 21將高壓執行電路與MCU控制電路隔離。

    2.1.2 GPRS通信模塊

    GPRS網絡是一種基于GSM系統的無線分組交換技術，提供廣域無線IP連接。用GPRS進行數據傳輸具有："永遠在線"、"按流量計費"、"快捷登錄"、"高速傳輸"、"自如切換"等優點。

    在負控管理終端的數據傳輸中，優先采用了GPRS無線網絡傳輸的方式。GPRS模塊是負控管理終端接入GSM/GPRS網絡的關鍵設備，通過GPRS模塊來完成與Internet的交互。本終端的GPRS通信模塊采用的是中興的ME3000,該模塊具有體積小、通信可靠穩定、價格適中的優點，它的波特率300~115 200 b/s;支持短消息業務；內嵌TCP/IP協議和標準的AT命令，通過AT命令來進行語音和數據通信；提供標準的UART接口，只需用串口線就能與CPU連接；輸入電壓3.3~4.25 V;SIM接口支持機卡分離，辦理一張SIM卡就可以實現通信。

    在GPRS通信電路中設計晶振為芯片提供工作頻率，它是構成芯片的最小系統必不可少的元器件，一般與它串聯2個電容，是固定接法，一個是輸入電容，一個是輸出電容，根據Datasheet確定電容的大小為30pF.

    2.2 軟件設計

    2.2.1 負控管理終端的軟件設計

    在負控管理終端的整體流程是終端上電后，初始化串口，啟動撥號，建立TCP連接成功后，主站向負控管理終端發送登陸幀，負控管理終端監聽到登陸幀后（主站和負控管理終端建立通信前，主站要知道負控管理終端中GPRS模塊的SIM卡號），發出確認幀，主站與負控管理終端就可以開始通信。負控管理終端接收到數據時，先判斷是不是主站發送過來的控制命令，如果是，將該命令透明傳輸給電能表，電能表通過解析判斷其要是采集數據命令，就將相應的電能數據返回給負控管理終端，負控管理終端收到數據后通過TCP發送給主站；如果不是控制命令，說明是電能表的返回數據，同樣通過TCP協議發送給主站。在沒有任何命令時，負控管理終端進入低功耗模式，間隔一定時間發送心跳包，以確定它與主站沒有斷開連接。每隔15 min,負控管理終端會定時采集電能數據，并將其存儲在NANDFLASH中，等待主站隨時調用。此外，當負控管理終端處于異常狀態，或者發生一些特殊事件時，比如事故報警信息，負控管理終端通過遙信控制主動上報給主站，以做出適當處理。