CN106991066A - 智能电能表及其rs‑485通信ab极性自适应通讯方法 - Google Patents

智能电能表及其rs‑485通信ab极性自适应通讯方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能电能表及其RS‑485通信AB极性自适应通讯方法，其包括智能电能表本体、具有输入捕捉和输出比较模式的定时器/脉宽调制模块以及具有发送数据反转功能的通用异步收发器。定时器/脉宽调制模块和通用异步收发器分别与智能电能表本体内的CPU信号连接，智能电能表本体的数据接收线同时与通用异步收发器的接收数据引脚和定时器/脉宽调制模块的引脚相连接，智能电能表本体的数据发送线与通用异步收发器的发送数据引脚相连。其实现了智能电能表RS‑485通信的无极性、自适应通讯过程，简化了施工，减少了电网调试时间，电网建设效率明显提高，现场施工与维护方便。

Description

智能电能表及其RS-485通信AB极性自适应通讯方法
技术领域
本发明涉及一种智能电能表及其通讯控制方法，特别涉及一种针对智能电能表中RS-485通信模块AB极性连接方向的自适应通讯实现方法及智能电能表，属于电网设备领域。
背景技术
RS-485是目前工业控制中使用最为广泛的通信标准之一。在电网行业中，RS-485通信又是目前智能电能表（简称电能表）中必备的通信信道，其重要性不言而喻。
因RS-485通讯接口有AB极性之分，通信模式要求A-A、B-B连接，否则系统无法正常通讯。在实际施工中，由于种种原因不一定采用有标识的通讯线缆，很多时候施工人员并不知道正确的极性对于RS-485通信的意义，故在施工中连线准确性难以得到有效保证。当网络传输距离长或节点较多时，在分续线盒上也很容易将信号线接反，从而造成信号无法正常传输。而电网系统的通讯线路在室外一般为架空或地下走线，造成后期线路问题查找和修正过程困难，给现场通信线施工与维护带来诸多麻烦。据统计，在带有RS-485通讯功能的智能电能表现场施工问题中，有20-30%属于RS-485通信线极性连接问题，其严重性已直接影响到电网建设的施工进度和施工效率。
发明内容
鉴于上述现有情况和不足，本发明旨在提供一种在通讯线缆无论正接或反接状态下，传送数据都可被同时接收的智能电能表，通过智能电能表中CPU的判断，得到正确的传送数据以及线缆连接状况，并启动相应的发送方式，将应答数据发送出去，从而实现了与连线极性无关的智能电能表RS-485的正常通讯，方便了现场电网建设过程，提高了建设效率，满足了电网建设企业的需要。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种智能电能表的RS-485通信AB极性自适应通讯方法，具体步骤包括：
步骤1、在智能电能表本体内部的CPU上设置具有输入捕捉和输出比较模式的定时器/脉宽调制模块(TPM)以及具有发送数据反转功能的通用异步收发器(UART)。
步骤2、将智能电能表本体的数据接收线同时与UART接收数据引脚和TPM引脚相连接，设置TPM的输入捕捉功能为上升沿捕捉；智能电能表本体的数据发送线与UART发送数据引脚相连。
步骤3、当RS-485信号到来时，CPU控制UART开始接收数据并进行存储，同时，CPU也通过TPM引脚开始接收数据并进行数据反转和存储处理。
步骤4、CPU对同时接收的两组数据处理完后，对两组完整数据帧进行判断，如某一路通道接收的数据帧符合通讯规约的数据格式，则判断此通道数据为正确数据。
步骤5、若UART接收的数据为正确数据，通讯线缆的AB极性连接正常，CPU将处理后的应答数据通过UART直接发送出去；若TPM传送通道传送的数据为正确数据，通讯线缆的AB极性为反向连接，则CPU首先启动UART的数据发送反转功能，然后将处理后的应答数据通过UART反转后发送出去。
所述步骤3中，CPU控制UART开始接收数据并进行存储的具体过程包括：UART随时检测通讯信号的起始位，即逻辑“0”信号，在检测到此信号标志后开始接收后续数据位、奇偶校验位和停止位，并通过CPU将接收的数据存储到相应的寄存器中，如此反复，直至一帧完整数据接收完成。CPU通过TPM引脚开始接收数据并进行数据反转和存储处理的具体过程包括：首先，设置两路TPM通道分别为TPM1和TPM2，TPM1为输入捕捉模式，TPM2为输出比较模式；接着，CPU通过TPM通道接收数据时，TPM1随时检测通讯信号的起始位，即逻辑“1”信号，在检测到此信号标志后启动TPM2，CPU通过TPM2以字符传输周期进行采样，得到D0~D7数据位，进行移位和反转后存储到寄存器中；然后，CPU继续相应的奇偶校验位、停止位的接收和反转，并存储到相应寄存器中，如此反复，直至一帧完整数据接收完成。
一种智能电能表，包括智能电能表本体，还包括具有输入捕捉和输出比较模式的定时器/脉宽调制模块以及具有发送数据反转功能的通用异步收发器；定时器/脉宽调制模块和通用异步收发器分别与智能电能表本体内的CPU信号连接，智能电能表本体的数据接收线同时与通用异步收发器的接收数据引脚和定时器/脉宽调制模块的引脚相连接，智能电能表本体的数据发送线与通用异步收发器的发送数据引脚相连。
本发明所述的智能电能表及其RS-485通信AB极性自适应通讯方法的有益效果包括：
1、实现了智能电能表RS-485通讯过程的无极性、自适应通讯，方便了施工过程；
2、允许在线路中不分极性地随意接线，减少了电网的调试时间；
3、电网建设效率明显提高，现场施工与维护方便。
附图说明
图1为本发明所述智能电能表的结构示意框图。
具体实施方式
下面对本发明所述智能电能表的RS-485通信AB极性自适应通讯方法作进一步的详细描述，具体步骤包括：
步骤1、在智能电能表本体内部的CPU上设置具有输入捕捉和输出比较模式的定时器/脉宽调制模块(TPM)以及具有发送数据反转功能的通用异步收发器(UART)。
其中，TPM作为定时器具有时钟控制功能，同时，其还是一个数据传送通道，为CPU内直接接收和处理传送数据提供保障。当然，TPM和UART除可以通过信号连接在CPU外，也可直接嵌入在CPU内。
步骤2、将智能电能表本体的数据接收线同时与UART接收数据引脚和TPM引脚相连接，设置TPM的输入捕捉功能为上升沿捕捉；智能电能表本体的数据发送线与UART发送数据引脚相连。
由于UART采用逻辑‘0’为数据接收的起始判断，与设置的TPM采用上升沿进行输入信号捕捉形成互补，使得无论在何种连接状态下，都有接收数据被正确接收，避免了通讯线缆AB极性反接状态下通讯失败的问题。同时，为保证传送数据的双通道进行，智能电能表本体的数据接收线同时与UART接收数据引脚和TPM引脚相连接。
步骤3、当RS-485信号到来时，CPU控制UART开始接收数据并进行存储，同时，CPU也通过TPM引脚开始接收数据并进行数据反转和存储处理，TPM被设置了TPM1和TPM2两路通道，TPM1为输入捕捉模式，TPM2为输出比较模式。
此过程中，无论信号线缆是正接还是反接，当有数据需要接收时，CPU控制下的UART会随时检测通讯信号的起始位，即逻辑“0”信号，在检测到此信号标志后开始接收后续数据位、奇偶校验位和停止位，并通过CPU将接收的数据存储到相应的寄存器中，如此反复，直至一帧完整数据接收完成。而同时，TPM1随时检测通讯信号的起始位，即逻辑“1”信号，在检测到此信号标志后启动TPM2，CPU通过TPM2以字符传输周期进行采样，得到D0~D7数据位，进行移位和反转后存储到寄存器中；然后，CPU继续相应的奇偶校验位、停止位的接收和反转，并存储到相应寄存器中，如此反复，直至一帧完整数据接收完成。
步骤4、CPU对同时接收的两组数据处理完后，对两组完整数据帧进行判断，如某一路通道接收的数据帧符合通讯规约的数据格式，则判断此通道数据为正确数据。
如在线缆正接状态下，CPU控制下的UART在检测到通讯信号的起始位为逻辑“0”时，自动进行传送数据的接收，其接收的数据符合通讯规约的数据格式，CPU判断其通道数据为正确数据。而CPU通过TPM接收到的数据则肯定不能满足通讯规约的数据格式，则判断为错误数据，其数据不会被采用。
如在线缆反接状态下，CPU控制下的UART在检测到通讯信号的起始位为逻辑“0”时，自动进行传送数据的接收，其接收的数据则不会符合通讯规约的数据格式，CPU判断其通道数据为错误数据。而TPM1在检测到通讯信号的起始位为逻辑“1”时，则CPU通过TPM2接收到的数据则能满足通讯规约的数据格式，其通道数据为正确数据。
步骤5、若UART接收的数据为正确数据，通讯线缆的AB极性被判定为连接正常，CPU将上述步骤3中处理后的应答数据通过UART直接发送出去；若TPM通道传送的数据为正确数据，通讯线缆的AB极性被判定为反向连接，则CPU首先启动UART的数据发送反转功能，然后将上述步骤3中处理后的应答数据通过UART反转后发送出去，完成智能电能表RS-485通信AB极性无论正接或反接状态下的通讯过程正常进行。
下面结合附图1对本发明所述的智能电能表做进一步的详细描述：
本发明所述的基于RS-485通信AB极性自适应通讯方法的智能电能表，包括智能电能表本体、具有输入捕捉和输出比较模式的定时器/脉宽调制模块(TPM)、以及具有发送数据反转功能的通用异步收发器(UART)。其中，TPM和UART分别与智能电能表本体内的CPU信号连接，智能电能表本体的数据接收线同时与UART的接收数据引脚和TPM的引脚相连接，智能电能表本体的数据发送线与UART的发送数据引脚相连。
在CPU的统一协调和控制下，CPU除通过TPM形成的传送通道进行传送数据接收外，还通过控制UART同时进行传送数据的接收，从而形成两个通道下的传送数据同时接收过程。由于UART和TPM采用相反的起始位触发接收规则，所以，无论何种连接状态，两个通道都可同时接收传送数据，最后，CPU对接收数据进行相应通讯规约的判断后，确定出正确的传送通道和传送数据，CPU对接收数据进行处理后，将应答数据经UART的发送数据引脚传送出去，完成智能电能表的RS-485通信无极性、自适应数据接收和发送过程。

Claims (4)

1.一种智能电能表的RS-485通信AB极性自适应通讯方法，其特征在于，具体步骤包括：
步骤1、在智能电能表本体内部的CPU上设置具有输入捕捉和输出比较模式的定时器/脉宽调制模块(TPM)以及具有发送数据反转功能的通用异步收发器(UART)；
步骤2、将智能电能表本体的数据接收线同时与UART接收数据引脚和TPM引脚相连接，设置TPM的输入捕捉功能为上升沿捕捉；智能电能表本体的数据发送线与UART发送数据引脚相连；
步骤3、当RS-485信号到来时，CPU控制UART开始接收数据并进行存储，同时，CPU也通过TPM引脚开始接收数据并进行数据反转和存储处理；
步骤4、CPU对同时接收的两组数据处理完后，对两组完整数据帧进行判断，如某一路通道接收的数据帧符合通讯规约的数据格式，则判断此通道数据为正确数据；
步骤5、若UART接收的数据为正确数据，通讯线缆的AB极性连接正常，CPU将处理后的应答数据通过UART直接发送出去；若TPM传送通道传送的数据为正确数据，通讯线缆的AB极性为反向连接，则CPU首先启动UART的数据发送反转功能，然后将处理后的应答数据通过UART反转后发送出去。
2.根据权利要求1所述的智能电能表的RS-485通信AB极性自适应通讯方法，其特征在于，所述步骤3中，CPU控制UART开始接收数据并进行存储的具体过程包括：
步骤301、UART随时检测通讯信号的起始位，即逻辑“0”信号，在检测到此信号标志后开始接收后续数据位、奇偶校验位和停止位，并通过CPU将接收的数据存储到相应的寄存器中，如此反复，直至一帧完整数据接收完成。
3.根据权利要求1所述的智能电能表的RS-485通信AB极性自适应通讯方法，其特征在于，所述步骤3中，CPU通过TPM引脚开始接收数据并进行数据反转和存储处理的具体过程包括：
步骤311、设置两路TPM通道分别为TPM1和TPM2，TPM1为输入捕捉模式，TPM2为输出比较模式；
步骤312、CPU通过TPM通道接收数据时，TPM1随时检测通讯信号的起始位，即逻辑“1”信号，在检测到此信号标志后启动TPM2，CPU通过TPM2以字符传输周期进行采样，得到D0~D7数据位，进行移位和反转后存储到寄存器中；然后，CPU继续相应的奇偶校验位、停止位的接收和反转，并存储到相应寄存器中，如此反复，直至一帧完整数据接收完成。
4.一种基于权利要求1所述智能电能表的RS-485通信AB极性自适应通讯方法的智能电能表，包括智能电能表本体，其特征在于，还包括具有输入捕捉和输出比较模式的定时器/脉宽调制模块以及具有发送数据反转功能的通用异步收发器；所述定时器/脉宽调制模块和通用异步收发器分别与智能电能表本体内的CPU信号连接，智能电能表本体的数据接收线同时与通用异步收发器的接收数据引脚和定时器/脉宽调制模块的引脚相连接，智能电能表本体的数据发送线与通用异步收发器的发送数据引脚相连。
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