无线抄表系统的设计方法及可靠性策略

4．RF模块的注意事项

不要带电热拔插RF模块，否则很容易损坏RF模块；

组网协议设计中，务必保证在一个频点上，且同一时刻只能有一个RF模块处在发射状态，建议设计时通信协议设计采用ARQ主从查询应答方式；

使用低纹波的线性稳压电源或电池供电，尽量不要使用开关电源，如果一定要用，请用高Q值的LC回路滤波，将纹波降到最低；

关于距离指标，不同的测试环境会产生不同的结果，主要影响因素包括：发射功率、接收灵敏度、传输速率、干扰强度、背景噪声、天线增益、天线离地高度、是否移动、空间衰减、障碍物尺寸及位置等；

10mW带卷积码前向纠错处理方式的RF模块，在9,600bps速率、天线高度2米、增益2.0dBi、可视城区开阔地、传输文件、误码率为10-3情况下，可靠通信距离可以达到300-400米左右。

可靠性策略

本系统需要长期在线连续运行，故对其可靠性和长期稳定性有较高的要求，在设计时予重点考虑。本系统采用集成芯片作为电路的核心部分大大减少了外扩电路的接线和使用的元器件的数目，使整机趋于微型化，也提高了整机的可靠性。

设计电路板时注意线的走向以及整机的紧凑性，在电路和工艺设计上采用各种成熟的实用抗干扰措施，例如合理布局、正确选择接地点、弱信号传输线屏蔽层单端接地、单元电路的封闭式屏蔽环等，以降低干扰水平。

重要数据进行多次备份，实时刷新处理，使用存储容量大的EEPROM来备份RAM数据。避免由于干扰造成的数据出错，EEPROM的数据可以保持10年以上，数据保持不需后备电源。软件写入EEPROM采取必要的校验方式，保证数据的安全性。

PIC18LF6490具有极强的抗电磁干扰能力，使数据的安全性得到进一步的提高。

由于本系统用电池供电，对功耗要求较高，在整个系统的软硬件设计时应引起足够的重视，例如元器件的选型，元器件的供电方式是用I/O供电还是直接用电源供电，单片机的选型等都是功耗能否降低的重要因素，当然软件设计也是决定功耗能否降低的重要因素，此部分在软件设计部分论述。

软件设计

软件部分设计包括了主控程序、数据通讯程序、时钟程序、自检程序等，由于本系统对功耗要求较高，软件设计过程应始终贯穿考虑功耗因素，功耗能否降低，软件设计是重要因素之一。具体做法可以是主程序主要处在睡眠状态，隔一段时间醒过来处理一下任务，一直如此循环，没使用的模块关掉，没使用的I/O口设置成高阻态等。这样一来，软硬结合便可让整个系统功耗降下来。

重要的寄存器和I/O口都必须放在主程序里去刷新，使用看门狗(PIC18LF6490有内置看门狗电路)，软件编写应有一定的容错措施，自检程序应能及时检出错误并纠错等，这样可以进一步提高系统的可靠性，避免寄存器数据乱了、程序跑飞等事先无法预计的现象。

本文小结

本文对一种无线抄表的设计方法和可靠性策略进行了论述，系统中采用了功能强大且性价比极高的单片机、高性能RF模块、数据通信等技术，具有长时间存储数据和远方无线传输数据等功能。考虑产品化的要求，进行了可靠性、抗干扰、低功耗等方面的设计。