基于PLC技術(shù)的遠程電表軟硬件設計
圖3 電量采集模塊
ADE7756與MCF5271主控板的接口部分包括用于通信的SPI接口和ADE7756的反饋信號。如圖4所示,圖中使用兩片7404芯片對輸入輸出信號進(jìn)行電壓轉換。7404芯片內部含有6路緩沖器,本設計中使用了每片芯片中的4路緩沖器,7404芯片為漏極開(kāi)路輸出,所以從主控芯片方輸入的5V/3.3V信號經(jīng)過(guò)7404后都可以轉換為5V信號。向主控芯片方輸出的信號可以轉換為3.3V信號。
圖4 ADE7756與MCU的接口部分
3、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊
圖5為實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊,PCFB_563通過(guò)紐扣電池供電,MCF5271主控板通過(guò)I2C接口與PCF8563進(jìn)行通信,SCL為主控芯片發(fā)送的時(shí)鐘信號,SDA為數據雙向數據通信引腳。主控芯片可以設置PCF8563當前時(shí)間和讀取PCF8563當前時(shí)間。
圖5 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊
基于PLC技術(shù)的遠程電表的軟件可以劃分為兩個(gè)部分:主控芯片方程序以及與后端軟件的接口,兩者相互獨立。主控芯片方軟件主要完成以下功能:
(1)定時(shí)電量采集:與ADE7756通信,通過(guò)SPI接口讀取電量數據;
(2)電量數據存儲:讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘獲得當前時(shí)間,判斷當前時(shí)段,將讀取到的電量數據按照時(shí)段進(jìn)行相應存儲;
(3)數據通信和加密解密:接收和解析后端軟件發(fā)送的命令數據包、構造和發(fā)送應答數據包;并完成命令數據的解密和應答數據的加密;
(4)命令響應:對后端軟件發(fā)送的命令做出響應;
(5)掉電處理:檢測到電壓過(guò)低和掉電情況后及時(shí)進(jìn)行重要數據存儲。
后端軟件接口主要包含通信協(xié)議的設計,如果將接口設計的比較合理,則對于后端軟件的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)相當方便。
根據以上功能分析,軟件共劃分為5個(gè)模塊:電量采集和存儲模塊、數據加密解密模塊、嵌入式以太網(wǎng)模塊、掉電處理模塊和命令響應模塊。
電量采集和存儲模塊完成定時(shí)電量采集和電量數據存儲功能;
數據加密解密模塊用來(lái)對后端軟件的命令解密和本地應答數據的加密;
嵌入式以太網(wǎng)模塊完成數據通信功能,該模塊包含與PLC 調制解調器的通信的底層驅動(dòng)程序,同時(shí)包含網(wǎng)絡(luò )協(xié)議,負責網(wǎng)絡(luò )數據的解包打包功能;
掉電處理模塊完成檢測到電力線(xiàn)電壓低于閾值時(shí)對重要數據的存儲;
命令響應模塊對后端軟件的命令進(jìn)行響應。
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