一种智能电表集中器设计方案

是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息，一般使用4条线：串行时钟线(SCL)、主机输入/从机输出数据线MISO(SDO)、主机输出/从机输入数据线MOSI(SDI)和低电平有效的从机选择线CS。SPI以主从方式工作，通常有一个主设备和一个或多个从设备。

图3为ARM与Flash的连接电路图。以下几点说明：(1)SCL串行时钟信号，由主设备产生;(2)SDO主设备数据输出，从设备数据输入;(3)SDI主设备数据输入，从设备数据输出;(4)CS为片选，从设备使能信号，由主设备控制。(5)对7、15、16角外接上拉电阻，提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。

图3Flash接口硬件电路图

3 集中器软件设计

集中器系统采用数序程序设计，按功能模块设计程序，由主程序调用各个功能模块程序实现各个相应功能，各个功能模块通过调用底层函数完成相应的操作。具体流程见图4，启动后，开始初始化系统。系统进入等待命令模式，如果有上位机操作命令或有定时中断发生则进入对时程序，对时如果超出一定时间还未成功则向上位机报警。

对时成功后，集中器继续等待上位机的读数命令或等待中断读数命令。当收到读数的命令后，定时读数使集中器按设置的时间，自动读取表头采集来的数据;读数使集中器读取当前表头的数据。

图4系统软件流程图

集中器通过CAN总线可以挂载最多100个表头，集中器发出CAN总线设备的ID。每个分系统表接收到对应的ID号后，根据系统发出的读表头命令来反馈数据。如果CAN通讯有故障，CAN控制器通讯将报故障。如系统回路正常，集中器的发送命令数据包。每帧CAN数据包含8字节，因为每次读数的数据流量不是很大，所以每次通讯只需要使用一帧CAN数据即可，表头ID使用帧ID来识别，每个表头对应独立的帧ID。

集中器发送CAN数据命令包到CAN总线，表头根据各自的ID选择接收读表命令后发送应答数据到CAN总线上。

集中器将接收到的应答数据提取出电表读数存储在flash中。CAN数据收发工作流程如图5所示。

图5数据收发流程图

4 结束语

本设计作为智能电表抄表系统的一部分，目前成功应用于某些远程抄表系统中，由于成本适中、性能稳定，取得了较好的经济效益，具有很好的推广前景，同时经过简单的修改就可以开发出其他的远程抄表系统，如燃气远程抄表系统等。