基于CAN總線的電力集中抄表系統

0 引 言
隨著計算機技術和通信技術的迅速發(fā)展，將眾多的計量點數據進行采集、傳輸、處理已經成為現實。自動抄表(the Automatic Meter Reading，AMR)技術應運而生，逐漸成為抄表技術的主流。

l 電力集中抄表系統的構成
電力集中抄表系統采用三層體系結構，如圖1所示。第一層是主站服務器，其主要作用是負責存儲多功能電表的數據，實現對儀表的遠程監(jiān)控、遠程控制等功能。服務器安裝在客戶服務中心的抄表主站，通過GPRS／GSM來查收各個多功能電表的相關數據和參數。第二層是集中器，集中器通過GPRS／GSM與主站服務器相連，通過CAN總線與第三層的采集終端相連，完成與采集器和主站服務器的數據通信工作，第三層是采集器。在采集器中嵌入了各種標準通信規(guī)約，可實現對各種電表的采集。采集器可同時采集、存儲64塊電表的數據。它既要完成電表的電量數據采集工作，還要根據系統的要求完成與集中器之間的數據通信，將需要傳送的電量數據送到集中器中。通過GPRS／GSM無線通信，能夠及時、方便地進行系統的遠程信息傳輸，與主站服務器實現信息交換；每臺集中器通過CAN總線，可以管理最多110個采集器。

2 CAN總線通信系統設計
2．1 CAN總線簡介
控制器局域網(Controller Area Network，CAN)是國際上應用最廣泛的現場總線之一，具有技術先進，可靠性高，功能完善，成本合理等優(yōu)越性，已被廣泛應用于各個自動化控制系統中。該設計給出CAN總線節(jié)點方案，采用內置多路CAN總線控制器LPC2294作為主控制器。
2．2 CAN節(jié)點硬件電路組成
圖2給出CAN節(jié)點硬件電路，由AMR微控制器LPC2294、CAN總線收發(fā)器TJAl050T、高速光耦6N137和電源隔離模塊B0505S等組成。

2．2．1 控制器特點
該設計選用的LPC2294是Philips公司新推出的一款功能強大、超低功耗、具有ARM7TDMI內核的32位微控制器。它具有144腳封裝，2個32位定時器，8路10位ADC，4路CAN通道和PWM通道以及多達9個外部中斷，內部嵌入256 KB高速FLASH存儲器和16 KB靜態(tài)RAM，包含76(使用了外部存儲器)～112(單片)個GPIO口。如此豐富的片上資源完全可以滿足一般工業(yè)控制的需要，同時還可以減少系統硬件設計的復雜度。另外，LPC2294支持JTAG實時仿真和跟蹤、128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構，能夠使32位代碼在高達60 MHz的操作頻率下運行。LPC2294內部集成有4路CAN控制器；符合CAN規(guī)范CAN2.OB，ISO11989-1標準；總線數據波特度均可達1 Mb／s；可訪問32位的寄存器和RAM；全局驗收過濾器可識別幾乎所有總線的11位和29位Rx標識符；驗收過濾器為選擇標準標識符提供了FullCAN-style自動接收功能。作為該設計的核心部件，LPC2294不僅擔起主控制器的作用，同時還作為CAN網絡的節(jié)點控制器，與網絡中其他節(jié)點實現數據傳輸與交換。
2．2．2 收發(fā)器特點
收發(fā)器TJAl050T是CAN協議控制器和物理總線之間的接口，它與“。ISO11898”標準完全兼容。CANH與CANL理想配合，可使電磁輻射減到更低。除此之外，TJAl050T不上電時，總線呈現無源特性，這使得TJAl050T在性能上大大優(yōu)于以前的CAN總線收發(fā)器。TJAl050T有高速和靜音(它們由引腳“S”來控制)兩種工作模式。在高速模式中，總線輸出信號有固定的斜率，并且以盡量快的速度切換。高速模式適用F最大位速度和最大總線長度的情況，而且此時其收發(fā)器循環(huán)延遲最??；在靜音模式時，發(fā)送器是禁能的，而不管TxD的輸入信號。靜音模式可以防止CAN控制器不受控制時對網絡通信造成堵塞。