GPRS網(wǎng)絡(luò )電能表的設計方案

　　3.1 總體架構

　　軟件設計基于μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統的多任務(wù)設計，整體架構如圖2所示。

　　系統軟件包括：主任務(wù)、上行任務(wù)、下行任務(wù)、模擬串口任務(wù)、事件處理任務(wù)和控制處理任務(wù)。

　　3.1.1 主任務(wù)

　　實(shí)現全局變量初始化，硬件環(huán)境初始化，信號量和消息隊列的建立、其他任務(wù)的創(chuàng )建和啟動(dòng)、鍵盤(pán)掃描、系統時(shí)間和定時(shí)處理、復位處理等功能。

　　3.1.2 上行任務(wù)

　　上行任務(wù)實(shí)現GPRS通信鏈路的建立、維護及與主站的數據交換，包括鏈路維護、數據收發(fā)、協(xié)議解析等功能。

　　3.1.3 下行任務(wù)

　　實(shí)現對基表數據定時(shí)抄讀、數據處理、數據存儲、數據的轉發(fā)等功能。

　　3.1.4 模擬串口管理任務(wù)

　　由于系統必須實(shí)現上行通信端口、下行通信端口、RS 485通信端口、RS 232通信端口和紅外通信端口5個(gè)串行通信口，而LPC2138內部只有兩個(gè)串行口，所以必須對串口進(jìn)行擴展。在此，用軟件來(lái)模擬串口通信，以實(shí)現串口擴展。建立一個(gè)模擬串口管理任務(wù)，專(zhuān)門(mén)管理下行抄表模擬串口、紅外通信模擬串口和調試模擬串口。

　　3.1.5 事件處理任務(wù)

　　事件處理任務(wù)處理系統發(fā)生的各類(lèi)事件，包括事件記錄、事件上報等。

　　3.1.6 控制任務(wù)

　　控制任務(wù)執行一些控制操作，包括預購電控制、保電控制、告警控制等。

　　3.1.7 任務(wù)間的通信

　　任務(wù)與任務(wù)之間數據傳遞通過(guò)消息發(fā)送和接收來(lái)實(shí)現，消息結構為：

　　消息傳遞函數定義為：

　　3.2 軟件模塊實(shí)現流程

　　軟件采用模塊化設計，每個(gè)任務(wù)包含不同的功能模塊，由于系統包含模塊較多，在此只給出主任務(wù)模塊流程圖及上行任務(wù)中的GPRS鏈路維護模塊流程圖。

　　3.2.1 主任務(wù)流程

　　主任務(wù)程序流程如圖3所示。

　　3.2.2 GPRS鏈路維護流程

　　上行任務(wù)中的鏈路維護模塊包括：GPRS網(wǎng)絡(luò )登陸、鏈路狀態(tài)檢測以及心跳維護等。其中，GPRS網(wǎng)絡(luò )登陸程序流程如圖4所示。在GPRS通信鏈路建立后，如果長(cháng)時(shí)間無(wú)數據傳輸，則GPRS網(wǎng)絡(luò )連接將被斷開(kāi)，所以必須在一定時(shí)間間隔內發(fā)一個(gè)心跳幀至主站，確認主站應答后說(shuō)明鏈路狀態(tài)正常。不同品牌GPRS模塊的AT指令集不同，因此在編程前須熟悉相關(guān)GPRS模塊的指令集，以實(shí)現鏈路的建立和維護。

　　4 結語(yǔ)

　　介紹了GPRS網(wǎng)絡(luò )電能表的功能和GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊的軟硬件設計，它是對GPRS網(wǎng)絡(luò )電能表開(kāi)發(fā)項目的總結。系統軟件移植了μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統，采用多任務(wù)設計，提高了系統的實(shí)時(shí)性，對實(shí)現遠程無(wú)線(xiàn)抄表具有積極意義，設計的產(chǎn)品已在國家電網(wǎng)公司成功應用，且運行穩定，應用效果良好。