基于A(yíng)RM和無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)的遠程抄表系統

摘要：為了提高遠程抄表系統的效率和可靠性。提出一種基于ARM和無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)的遠程智能抄表系統的設計，給出此系統的整體架構，工作流程；分析此系統的硬件組成，采用LPC2478作為主控制單元，APC900M作為無(wú)線(xiàn)通信模塊；并分析了μC／OS-Ⅱ操作系統的移植方法，給出對于遠程智能抄表系統應用程序的設計。此系統效率和可靠性高，成本低，抗損壞性強，具有很好的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：ARM；μC／OS-Ⅱ；遠程智能抄表；無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)

嵌入式系統(Embedded System)是一種軟硬件可擴充或裁剪的專(zhuān)用計算機系統，以面向應用為主，是將計算機技術(shù)，半導體技術(shù)和電子技術(shù)以及各個(gè)行業(yè)的具體應用相結合的產(chǎn)物。隨著(zhù)電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，全球日益信息化，嵌入式系統以其體積小、功耗低、使用方便等特點(diǎn)，廣泛應用于各種工業(yè)、民用的計算機系統中。在此提出一種運用ARM和AdHoc技術(shù)組成的一個(gè)遠程無(wú)線(xiàn)抄表的方式。該系統具有成本低，可靠性高，維護方便的優(yōu)點(diǎn)，可以用于電、氣、水、油等的遠程抄表。

l ARM體系和Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )
ARM體系的處理器是目前嵌入式系統中使用最廣泛的處理器。其采用了RISC技術(shù)，具有體積小、低功耗、低成本、高性能的特點(diǎn)，并且其支持Thumb(16位)／ARM(32位)雙指令集，能很好的兼容8位／16位器件。ARM使用大量的寄存器，使得指令執行速度更加快速，大多數數據操作都在寄存器中完成。它的尋址方式靈活簡(jiǎn)單，并且指令長(cháng)度固定，執行效率更高，處理能力大大超過(guò)單片機。
Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )是一種特殊的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )。網(wǎng)絡(luò )中所有結點(diǎn)的地位平等，無(wú)需設置任何的中心控制結點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò )中的結點(diǎn)不僅具有普通移動(dòng)終端所需的功能，而且具有報文轉發(fā)能力。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )沒(méi)有嚴格的控制中心。所有節點(diǎn)的地位平等，即是一個(gè)對等式的網(wǎng)絡(luò )。節點(diǎn)可以隨時(shí)加入和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò )。任何節點(diǎn)的故障不會(huì )影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的運行，具有很強的抗損性。網(wǎng)絡(luò )的布局或展開(kāi)無(wú)需依賴(lài)于任何預設的網(wǎng)絡(luò )設施。節點(diǎn)通過(guò)分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調個(gè)字的行為，節點(diǎn)開(kāi)機后就可以快速、自動(dòng)地組成一個(gè)獨立的網(wǎng)絡(luò )。當節點(diǎn)要與其覆蓋范圍外的節點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，需要中間節點(diǎn)的多條轉發(fā)。與固定網(wǎng)絡(luò )的多跳不同，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )中的多跳路由是由普通的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)完成的，而不是由專(zhuān)用路由設備完成，每個(gè)節點(diǎn)包含了一個(gè)路由器和主機，而且往往是在同一臺機器上。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò )。其節點(diǎn)可以隨處移動(dòng)，也可以隨時(shí)開(kāi)機和關(guān)機，這些都會(huì )使網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構隨時(shí)發(fā)生變化。這些特點(diǎn)使得使用Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )作為無(wú)線(xiàn)抄表系統的網(wǎng)絡(luò )與普通的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )和有線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )相比有著(zhù)顯著(zhù)優(yōu)勢。

2 系統設計
2．1 系統的整體架構
此系統以嵌入式系統為核心，通過(guò)串行總線(xiàn)系統與Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )中位于主站的節點(diǎn)相連接，以ARM處理器為核心對整個(gè)系統進(jìn)行控制。如圖1所示，各個(gè)采集終端定時(shí)通過(guò)各自所對應的計量器具獲得所需數據。然后各個(gè)采集終端對獲得的數據進(jìn)行一定的處理，再利用自身節點(diǎn)通過(guò)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )傳送給主站接收。必要的時(shí)候主站也可以通過(guò)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )對各個(gè)采集終端發(fā)出命令來(lái)主動(dòng)得到計量數據和參數設置。在此系統中，并沒(méi)有采用傳統的有線(xiàn)的數據傳輸方式，而是采用Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸，避免了在惡劣的工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境下布線(xiàn)和線(xiàn)路一旦損壞所帶來(lái)的維護上的不便。并且使用了以ARM7體系結構的LPC2478作為主站處理器，使得整個(gè)系統移動(dòng)性更加靈活，傳輸可靠性得到更好的保障，維護更加方便，成本也更低，操作起來(lái)也更加方便簡(jiǎn)潔。

2．2 系統的硬件組成
該系統的硬件系統如圖2所示，主要包括ARMCPU控制模塊，電源管理模塊以及無(wú)線(xiàn)模塊。