电表设计中的红外和RS-485通信

http://www.ic72.com 发布时间：2007/8/29 9:32:00

在设计电表时，通信往往是最后考虑的问题。目前的电表设计需要收集越来越多的信息，并且能够自动地把这些信息传输到电力公司。在MAX3120电表参考设计中，通信子系统的工作既是用于这一目的。

为什么要进行通信？

在设计电表时，通信往往是最后考虑的问题。传统电表使用老式的被动通信方式传输用电信息：抄表员定期抄表并读取数值。而新一代电表需要收集的信息越来越多。如果对工作人员进行培训，用手工方式从每个电表收集大量数据，并且还要满足精度要求，似乎是不切实际的想法。取而代之的是利用电子装置自动把用电信息传输到电力公司。在MAX3120电表参考设计中，通信子系统既是用于这一目的。

两个通道

MAX3120电表参考设计中包括两个通信通道：一个用于与手持终端通信的红外(IR)通道，另一个是完全隔离的多点RS-485通道。

两个通道使用相同的通信协议，但具体工作情况有所不同。红外通道始终是点对点模式；手持终端每次只能与一个电表通信。由于手持终端不能同时访问多个电表，因此电表可单方面响应广播消息。但是，在网络环境中，这种工作方式会导致严重的数据冲突。

RS-485通道的工作情况与之不同。由于网络中有许多电表(虽然不会有一个以上的主机)，没有电表能够发送数据包以响应网络广播。主机发出一个消息后，主机收发器需要经过一定延时，为接收数据做好准备。因此，谨慎的措施是在电表响应之前设置一个传输延时，以防数据丢失。

通信原理

尽管有传输通道之分，通信协议所使用的原理却是相同的。首先，链路特征相同：通道以1200比特每秒的速率进行通信，处于异步工作方式，使用一个终止位和偶校验。其次，如图1所示，链接协议是相同的。最后，用于两个通道的命令含义相同：在IR通道上发送命令，与在RS-485通道上发送命令所起到的作用相同。

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图1.通信协议示意图

数据包具有以下结构：

开始标志:1个字节，0x68.

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电表地址:6个字节，为变量。网络中的每个电表都具有一个唯一的网络地址。相比之下，主机(运行网络的个人计算机或手持终端)没有地址；主机用来启动所有通信过程，是电表发送任何消息的目标。因此，地址字段的功能是主机向电表发送消息的目标地址，以及电表向主机发送消息的源地址。地址999999999999作为广播地址予以保留。

分隔符号:一个字节，0x68.

命令字节:一个字节，具有以下格式：

命令字节中包括如下字段：

一个方向位:当数据包由主机发送给电表时清零，当数据包由电表发送给主机时置1。

一个误差位:用于指示电表检测到主机发送的消息中存在误码。

一个冗余位:指示电表对某条消息的响应时间过长，该消息已被划分成多条消息。

一个功能字段：:

0x01:读操作，表示主机要求读取电表的某些寄存器值。

0x02:读下一个数据，表示主机接收到多条消息标记，要求读取下一部分。

0x03:重读操作，指示主机没有正确接收上一个消息段，要求重新发送该消息段。

0x04:写操作，主机要求在电表寄存器中存储一个值。这个数据包括2个字节的寄存器地址长度可变的数据。

0x08:同步操作。这个数据字段包含时间和日期。如果电表的内部时钟与消息中给出的时间和日期不同，并且相差小于10分钟，那么内部时钟调整为给出的时间，否则，内部时间不变，返回一个误差指示信号。