CN102404255A - 一种基于Cortex-M3的电能采集嵌入式网关及其工作方法 - Google Patents

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王洪君
张海东
刘其鹏
姜爱萍
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Shandong University
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Shandong University
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Abstract

一种基于Cortex-M3的电能采集嵌入式网关，属于嵌入式计算机技术领域。网关包括采用Cortex-M3架构的LM3S8962处理器、E1转以太网模块、GPRS模块、RS232/RS485协议转换模块、外扩存储器模块、RJ45接口和电源模块；所述GPRS模块和RS232/RS485协议转换模块与LM3S8962处理器通过RS232标准串口相连，所述外扩存储器模块与LM3S8962处理器通过通用I/O口相连，RJ45接口与LM3S8962处理器通过网络变压器相连，所述E1转以太网模块与RJ45接口相连；所述外扩存储器模块为Nand Flash和EEPROM；所述的E1转以太网模块、GPRS模块和RJ45接口是为本嵌入式网关提供数据的传输链路，网关在软件支持下实现数据传输。

Description

一种基于Cortex-M3的电能采集嵌入式网关及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于Cortex-M3的电能采集嵌入式网关及其工作方法，属于嵌入式计算机技术领域。
技术背景：
作为物联网的核心部件，网关在物联网起着十分关键的作用，随着嵌入式技术的快速发展，嵌入式网关已经能够提供非常丰富的功能，并且能够稳定地运行在各种环境，因此嵌入式网关受到了越来越多的关注。
作为远程抄表的关键部分，嵌入式网关的可操作性和稳定性对整个系统有着很大的影响。市场上常见的嵌入式网关虽然具有通用性，但是应用到某些特定的场合，比如电能管理领域，就会有一定的局限性，比如通信接口、电表协议方面的支持不够完善。
发明内容：
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种设计合理、性价比高、稳定性强的基于Cortex-M3的电能采集嵌入式网关及其工作方法。
一种基于Cortex-M3的电能采集嵌入式网关，它包括采用Cortex-M3架构的LM3S8962处理器、E1转以太网模块、GPRS模块、RS232/RS485协议转换模块、外扩存储器模块、RJ45接口和电源模块；所述GPRS模块和RS232/RS485协议转换模块与LM3S8962处理器通过RS232标准串口相连，所述外扩存储器模块与LM3S8962处理器通过通用I/O口相连，RJ45接口与LM3S8962处理器通过网络变压器相连，所述E1转以太网模块与RJ45接口相连；所述外扩存储器模块为Nand Flash和EEPROM。
所述的E1转以太网模块、GPRS模块和RJ45接口是为本嵌入式网关提供数据的传输链路，用户根据实际环境选择其中之一：若使用环境中存在以太网接口则使用本嵌入式网关的RJ45接口传输数据，若使用环境中具有E1通信链路则采用E1转以太网模块传输数据，否则使用GPRS模块传输数据。
所述的RS232/RS485协议转换模块的RS485总线接口，用于挂接电表，电表支持标准的电表通信协议。
一种基于Cortex-M3的电能采集嵌入式网关的工作方法如下：
1)网关启动后等待5秒钟，在等待时间内用户可以选择是否手动输入工作参数：如果需要输入，则在手动输入设定完成后进入空闲状态；如果采用EEPROM中的存储参数，则在读取并设定完成后进入空闲状态；
2)网关在无数据传输时处于空闲状态；如果轮询时间到，则进入步骤3；如果上传时间到，则进入步骤4；如果收到上端服务器命令，则进入步骤5；
3)网关采用标准的电表通信协议DL/T 645-2007通过485总线轮询读取各电表数据，并将数据解析之后暂存到Nand Flash中；结束轮询后返回步骤2；
4)上传数据：
(1)根据步骤1)确定的参数建立数据上传链路；
(2)将要发送的数据从Nand Flash中取出，并按照规定的通信协议进行打包上传，软件支持断点续传，如果数据上传链路建立超时或发送完成，进入(3)；
(3)将已经发送出去的数据从Nand Flash中清除；
(4)结束本次发送，返回步骤2)；
5)网关收到的命令有设定参数和请求数据两种；如果为请求数据，则进入步骤4)；如果为设定参数命令，则将参数写入EEPROM，并更新当前的环境变量，使新参数生效，然后返回步骤2)。
本发明与现有的技术相比，其显著优点是针对特定的应用场合设计，支持标准的电表通信协议DL/T 645-2007，极大地简化了设计流程；同时具有丰富的通信接口(GPRS、以太网和E1)，适用于各种工作环境，为数据上传提供了多种选择。该网关提供了丰富的通信接口(包含GPRS、以太网和E1)，并支持标准的电表通信协议DL/T 645-2007。
附图说明：
图1是本发明的各模块功能框图。
图2是本发明的工作流程图。
其中，1、LM3S8962处理器，2、RS232/RS485协议转换模块，3、GPRS模块，4、外扩存储器模块，5、RJ45接口，6、E1转以太网模块，7、电源模块。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
实施例：
一种基于Cortex-M3的电能采集嵌入式网关，如图1所示，它包括采用Cortex-M3架构的LM3S8962处理器(1)、E1转以太网模块(6)、GPRS模块(3)、RS232/RS485协议转换模块(2)、外扩存储器模块(4)、RJ45接口(5)和电源模块(7)；所述GPRS模块(3)和RS232/RS485协议转换模块(2)与LM3S8962处理器(1)通过RS232标准串口相连，所述外扩存储器模块(4)与LM3S8962处理器(1)通过通用I/O口相连，RJ45接口(5)与LM3S8962处理器(1)通过网络变压器相连，所述E1转以太网模块(6)与RJ45接口(5)相连；所述外扩存储器模块(4)为Nand Flash和EEPROM。
所述的E1转以太网模块(6)、GPRS模块(3)和RJ45接口(5)是为本嵌入式网关提供数据的传输链路，用户根据实际环境选择其中之一：若使用环境中存在以太网接口则使用本嵌入式网关的RJ45接口(5)传输数据，若使用环境中具有E1通信链路则采用E1转以太网模块(6)传输数据，否则使用GPRS模块(3)传输数据。
所述的RS232/RS485协议转换模块(2)的RS485总线接口，用于挂接电表，电表支持标准的电表通信协议。
一种基于Cortex-M3的电能采集嵌入式网关的工作方法如下：
1)网关启动后等待5秒钟，在等待时间内用户可以选择是否手动输入工作参数：如果需要输入，则在手动输入设定完成后进入空闲状态；如果采用EEPROM中的存储参数，则在读取并设定完成后进入空闲状态；
2)网关在无数据传输时处于空闲状态；如果轮询时间到，则进入步骤3；如果上传时间到，则进入步骤4；如果收到上端服务器命令，则进入步骤5；
3)网关采用标准的电表通信协议DL/T 645-2007通过485总线轮询读取各电表数据，并将数据解析之后暂存到Nand Flash中；结束轮询后返回步骤2；
4)上传数据：
(1)根据步骤1)确定的参数建立数据上传链路；
(2)将要发送的数据从Nand Flash中取出，并按照规定的通信协议进行打包上传，软件支持断点续传，如果数据上传链路建立超时或发送完成，进入(3)；
(3)将已经发送出去的数据从Nand Flash中清除；
(4)结束本次发送，返回步骤2)；
5)网关收到的命令有设定参数和请求数据两种；如果为请求数据，则进入步骤4)；如果为设定参数命令，则将参数写入EEPROM，并更新当前的环境变量，使新参数生效，然后返回步骤2)。

Claims (4)

1.一种基于Cortex-M3的电能采集嵌入式网关，其特征在于，包括采用Cortex-M3架构的LM3S8962处理器、E1转以太网模块、GPRS模块、RS232/RS485协议转换模块、外扩存储器模块、RJ45接口和电源模块；所述GPRS模块和RS232/RS485协议转换模块与LM3S8962处理器通过RS232标准串口相连，所述外扩存储器模块与LM3S8962处理器通过通用I/0口相连，RJ45接口与LM3S8962处理器通过网络变压器相连，所述E1转以太网模块与RJ45接口相连；所述外扩存储器模块为Nand Flash和EEPROM。
2.如权利要求1所述的一种基于Cortex-M3的电能采集嵌入式网关，其特征在于，所述的E1转以太网模块、GPRS模块和RJ45接口是为本嵌入式网关提供数据的传输链路，用户根据实际环境选择其中之一：若使用环境中存在以太网接口则使用本嵌入式网关的RJ45接口传输数据，若使用环境中具有E1通信链路则采用E1转以太网模块传输数据，否则使用GPRS模块传输数据。
3.如权利要求1所述的一种基于Cortex-M3的电能采集嵌入式网关，其特征在于，所述的RS232/RS485协议转换模块的RS485总线接口，用于挂接电表，电表支持标准的电表通信协议。
4.一种基于Cortex-M3的电能采集嵌入式网关的工作方法，其特征在于，工作方法如下：
1)网关启动后等待5秒钟，在等待时间内用户可以选择是否手动输入工作参数：如果需要输入，则在手动输入设定完成后进入空闲状态；如果采用EEPROM中的存储参数，则在读取并设定完成后进入空闲状态；
2)网关在无数据传输时处于空闲状态；如果轮询时间到，则进入步骤3；如果上传时间到，则进入步骤4；如果收到上端服务器命令，则进入步骤5；
3)网关采用标准的电表通信协议DL/T 645-2007通过485总线轮询读取各电表数据，并将数据解析之后暂存到Nand Flash中；结束轮询后返回步骤2；
4)上传数据：
(1)根据步骤1)确定的参数建立数据上传链路；
(2)将要发送的数据从Nand Flash中取出，并按照规定的通信协议进行打包上传，软件支持断点续传，如果数据上传链路建立超时或发送完成，进入(3)；
(3)将已经发送出去的数据从Nand Flash中清除；
(4)结束本次发送，返回步骤2)；
5)网关收到的命令有设定参数和请求数据两种；如果为请求数据，则进入步骤4)；如果为设定参数命令，则将参数写入EEPROM，并更新当前的环境变量，使新参数生效，然后返回步骤2)。
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