CN112994964A - 智能电表双芯间通信仿真系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电能表软件检测技术领域，具体涉及一种智能电表双芯通信仿真系统，其包括仿真部和上位机，用于智能电表的计量芯和管理芯分别与仿真部相连，仿真部与上位机相连，上位机还分别与计量芯和管理芯通讯相连；所述上位机通过仿真部，接通计量芯与管理芯之间的通讯，监听计量芯与管理芯之间的通讯，和/或干扰计量芯与管理芯之间的通讯；或者所述上位机通过仿真部仅接通与计量芯通讯，并仿真管理芯与计量芯进行通讯；或者所述上位机通过仿真部仅与管理芯通讯，并仿真计量芯与管理芯进行通讯；本发明的仿真系统能对智能电表进行双芯分离测试。
Description
技术领域
本发明涉及电能表软件检测技术领域，具体涉及一种智能电表双芯通信仿真系统。
背景技术
基于IR46的多芯智能电能表，将电表功能分成计量芯和功能芯两个互不干扰的独立部分，依据物理分离原则，分别由两个互不干扰的独立芯片实现，最终实现软件分离；其中，计量芯提供电量、时钟等法制数据，管理芯的电量、时钟以计量芯为基准，并实时同步。
由于计量芯和管理芯通过SPI总线进行通讯，因此双芯间的数据交互、相互影响无法通过常规手段进行测试。目前只能靠编程人员对程序打断点进行仿真测试，但测试全面性、实时性无法保证。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种智能电表双芯间通信仿真系统，能对智能电表进行双芯分离测试。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种智能电表双芯间通信仿真系统，其包括仿真部和上位机，用于智能电表的计量芯和管理芯分别与仿真部相连，仿真部与上位机相连，上位机还分别与计量芯和管理芯通讯相连；
所述上位机通过仿真部，接通计量芯与管理芯之间的通讯，监听计量芯与管理芯之间的通讯，和/或干扰计量芯与管理芯之间的通讯；
或者所述上位机通过仿真部仅接通与计量芯通讯，并仿真管理芯与计量芯进行通讯；
或者所述上位机通过仿真部仅与管理芯通讯，并仿真计量芯与管理芯进行通讯。
优选的，所述仿真部包括仿真SPI接口和仿真通道开关，计量芯与管理芯依据SPI协议进行通讯。
优选的，所述仿真SPI接口依据TCP/IP协议与上位机进行通讯；所述上位机依据RS485协议分别与计量芯、管理芯进行通讯。
优选的，包括监听模式，在监听模式中，计量芯和管理芯通过仿真通道开关通讯相连，仿真SPI接口设置为输入状态，仿真SPI接口能够实时监控计量芯与管理芯的通讯并将双芯通讯帧上传到上位机。
优选的，包括干扰模式，在干扰模式中，计量芯与管理芯通过仿真通道开关通讯相连，仿真SPI接口设置为开漏输出状态，并在通讯过程中利用总线冲突的方式发送干扰脉冲。
优选的，包括仿真计量芯模式，在仿真计量芯模式中，计量芯与管理芯断开通讯，管理芯与仿真SPI接口正常通讯，仿真SPI接口设置为输出状态，根据测试需求通过仿真SPI接口向管理芯频繁发送通讯帧或回复错误通讯帧。
优选的，包括仿真管理芯模式，在仿真管理芯模式中，管理芯与计量芯断开通讯，计量芯与仿真SPI接口正常通讯，仿真SPI接口设置为输出状态，根据测试需求通过仿真SPI接口向计量芯频繁发送通讯帧或发送错误通讯帧。
优选的，所述上位机仿真计量芯时，依据双芯通讯协议与管理芯通讯；所述上位机仿真管理芯时，依据双芯通讯协议与计量芯通讯；所述双芯通讯协议为645协议或698协议。
优选的，所述仿真部为FPGA，上位机通过FPGA接通计量芯与管理芯之间的通讯，使计量芯走字的同时利用总线冲突的方式发送干扰脉冲，然后抄读计量芯与管理芯的电量数据，如果两者的电量数据一致则合格。
本发明的智能电表双芯间通信仿真系统，其上位机、控制部分和开关部分配合，能控制计量芯和管理芯通讯的断开与接通，能够用于符合IR46标准的智能电表的双芯分离的测试。
附图说明
图1是本发明计量准确性测试流程图；
图2是本发明数据交互正确性测试流程图；
图3是本发明故障影响测试流程图；
图4是本发明智能电表双芯间通信仿真系统的第一实施方式的结构示意图；
图5是本发明智能电表双芯间通信仿真系统的第一实施方式的结构示意图，其处于监听模式；
图6是本发明智能电表双芯间通信仿真系统的第一实施方式的结构示意图，其处于干扰模式；
图7是本发明智能电表双芯间通信仿真系统的第一实施方式的结构示意图，其处于仿真管理芯模式；
图8是本发明智能电表双芯间通信仿真系统的第一实施方式的结构示意图，其处于仿真计量芯模式；
图9是本发明智能电表双芯间通信仿真系统的四种工作模式的流程示意图；
图10是本发明智能电表双芯间通信仿真系统的第二实施方式的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图4-10给出的实施例，进一步说明本发明的智能电表双芯间通信仿真系统的具体实施方式。本发明的智能电表双芯间通信仿真系统不限于以下实施例的描述。
本发明智能电表双芯间通信仿真系统，其包括仿真部和上位机，用于智能电表的计量芯和管理芯分别与仿真部相连，仿真部与上位机相连，上位机分别与计量芯和管理芯通讯相连；
所述上位机通过仿真部，接通计量芯与管理芯之间的通讯，通过仿真部，监听计量芯与管理芯之间的通讯，和/或干扰计量芯与管理芯之间的通讯；
或者所述上位机通过仿真部仅接通与计量芯的通讯，并仿真管理芯与计量芯进行通讯；
或者所述上位机通过仿真部仅接通与管理芯的通讯，并仿真计量芯与管理芯进行通讯。
本发明的智能电表双芯间通信仿真系统，其上位机通过仿真部控制计量芯和管理芯通讯的断开与接通，并能监听、干扰和模拟两种芯片之间的通讯，能够用于符合IR46标准的智能电表的双芯分离的测试。
优选的，所述仿真部为FPGA，包括能与上位机通信连接的仿真SPI接口，计量芯和管理芯可以分别与仿真SPI接口通信连通，计量芯与管理芯依据SPI协议进行通讯。进一步的，所述FPGA还包括仿真通道开关，计量芯与管理芯通过仿真通道开关通讯，仿真通道开关由FPGA内编程实现，上位机能控制仿真通道开关的断开/闭合。
具体的，所述计量芯和管理芯分别与FPGA相连(例如可拆卸连接、插拔连接等，也就是说计量芯和管理芯分别与FPGA的接口相连)，所述仿真SPI接口包括设由FPGA内部编程实现，上位机和FPGA通信进而控制仿真SPI接口的工作状态；所述仿真通道开关则是程序的一种功能；所述上位机通过控制FPGA，接通/断开计量芯与管理芯之间的通讯，单独接通或断开计量芯或管理芯，以及模拟管理芯或计量芯。所述计量芯、管理芯和仿真部(即FPGA)组成用于仿真多核智能电表的仿真电表。
如图4所示，为本发明智能电表双芯间通信仿真系统的第一实施方式。
本发明智能电表双芯间通信仿真系统，其包括仿真部和上位机，仿真部为FPGA，FPGA内部通过编程形成仿真通道开关和仿真SPI接口，用于智能电表的计量芯和管理芯分别通过各自的双芯通讯接口与FPGA相连，FPGA与上位机通讯相连，上位机还分别与计量芯、管理芯通讯相连；所述计量芯和管理芯通过仿真通道开关通讯相连，上位机控制仿真通道开关关断/闭合，断开/接通计量芯与管理芯之间的通讯，仿真SPI接口与上位机通讯相连，以监听计量芯与管理芯之间的通讯，和/或干扰计量芯与管理芯之间的通讯；或者所述上位机通过关断仿真通道开关，以切断计量芯和管理芯之间的通讯，上位机仿真管理芯并通过仿真SPI接口与计量芯按照双芯通讯协议进行通讯；或者所述上位机关断仿真通道开关，以切断管理芯与计量芯之间的通讯，上位机仿真计量芯并通过仿真SPI接口与管理芯按照双芯通讯协议进行通讯。
优选的，如图4所示，所述FPGA依据TCP/IP协议与上位机通讯；所述上位机依据RS485协议分别与计量芯、管理芯通讯。优选的，所述双芯通讯协议为645协议或698协议。
优选的，所述FPGA包括型号为D3-10NANO的开发板。
如图6-10所示，本实施方式的智能电表双芯间通信仿真系统包括以下四种工作模式，分别是监听模式、干扰模式、仿真计量芯模式以及仿真管理芯模式；其中，
如图5和9所示，在监听模式中，所述上位机通过控制仿真通道开关闭合，以使计量芯和管理芯通讯相连，仿真SPI接口设置为输入状态并与上位机交互，此时本发明智能电表双芯间通信仿真系统只做监听使用。具体的，所述上位机选择工作模式为监听模式，FPGA将计量芯、管理芯、仿真SPI接口连接起来，将仿真SPI接口设为输入模式，仿真SPI接口实时监控计量芯与管理芯的通讯并将双芯通讯帧上传到上位机。例如，所述FPGA可基于协议进行解析，通过截取管理芯的抄读帧、计量芯的回复帧实现对于双芯通讯的监控。
如图6和9所示，在干扰模式中，所述上位机控制仿真通道开关闭合，以使计量芯和管理芯通讯相连，仿真SPI接口设为开漏输出状态，并在通讯过程中利用总线冲突的方式发送干扰脉冲。具体的，所述上位机选择工作模式为干扰模式，通过FPGA将计量芯、管理芯、仿真SPI接口连接起来，将仿真SPI接口设为输出模式(开漏输出)，根据测试需求，设置仿真SPI接口发出一定频率、脉宽以及数量的脉冲干扰，通过485通讯或者电表液晶来判断双芯通讯干扰的影响，若电表未工作在正常状态，则判定不合格。例如，所述计量芯在走字期间，在计量芯与管理芯之间的SPI通道注入脉冲干扰信号，上位机循环抄读或液晶显示电量数据，查看计量芯与管理芯的电量数据是否一致，如一致则判断合格，如不一致则判断不合格。进一步的，所述仿真SPI接口包括SDO引脚、SDI引脚、CLK引脚和CS引脚，“根据测试需求”指的是：若测试通讯时钟紊乱的影响时，则对CLK引脚进行干扰注入，若测试通讯数据紊乱的影响时，则对SDO引脚和SDI引脚进行干扰注入，若测试非法数据时，则对CS引脚进行干扰注入。
如图8和9所示，在仿真计量芯模式中，计量芯与管理芯断开通讯、管理芯与仿真SPI接口正常通讯，仿真SPI接口设为输出状态，根据测试需求通过仿真SPI接口向管理芯频繁发送通讯帧或回复错误通讯帧。具体的，所述上位机选择工作模式为仿真计量芯模式，通过FPGA将管理芯与仿真SPI接口连接起来，并断开计量芯与管理芯的通讯，将仿真SPI接口按计量芯接口设置输入/输出模式(推挽输出)，根据测试需求可通过仿真SPI接口频繁与管理芯通讯、或者发送错误/非法帧，测试计量芯故障对管理芯的影响，通过485通讯与管理芯通讯，读出管理芯工作状态，若管理芯工作不正常，则是不合格。在上述模式中，能测试双芯通讯的可靠性以及管理芯故障对法制计量(即计量芯)的影响。在上述模式中，所述“测试需求”是指测试双芯通讯的可靠性的需求，通过模拟计量芯与管理芯进行非法的通讯，测试管理芯接口程序的稳定性。
如图7和9所示，在仿真管理芯模式中，管理芯与计量芯断开通讯、计量芯与仿真SPI接口正常通讯，仿真SPI接口设置为输出状态，根据测试需求通过仿真SPI接口向计量芯频繁发送通讯帧或者发送错误通讯帧。所述上位机选择工作模式为仿真管理芯模式，通过FPGA将计量芯和仿真SPI接口连接起来并断开计量芯与管理芯的通讯，将仿真SPI接口按管理芯接口设置输入/输出模式(推挽输出)，根据测试需求可通过仿真SPI接口频繁与计量芯通讯、或发送错误/非法帧，测试管理芯故障对计量芯的影响。在上述模式中，能测试双芯通讯的可靠性以及法制计量芯片故障对管理芯的影响。在上述模式中，所述“测试需求”是指测试双芯通讯的可靠性的需求，通过模拟管理芯与计量芯进行非法通讯，测试计量芯通讯接口程序的稳定性。
如图10所示，为本发明智能电表双芯间通信仿真系统的第二实施方式。
第二实施方式的智能电表双芯间通信仿真系统与第一实施方式的区别在于：所述上位机未直接与计量芯、管理芯通讯相连，而是FPGA依据RS485协议分别与计量芯、管理芯相连。所述上位机向FPGA输出抄读指令，FPGA通过RS485通讯分别抄读计量芯、管理芯的数据，然后上传至上位机；而且第二实施方式也能完成第一实施方式的四种工作模式。
如图1-3所示，本发明还公开一种多芯智能电表软件分离的测试方法，其通过智能电表双芯间通信仿真系统的第一实施方式实现。
本发明多芯智能电表软件分离的测试方法，用于所述多芯智能电表的计量芯和管理芯分别仿真部相连，通过上位机控制仿真部，对计量芯和管理芯软件分离进行计量准确性测试、数据交互准确性测试和故障影响测试。
本发明的多芯智能电表软件分离的测试方法，能够对多芯智能电表的计量芯和管理芯的软件独立性、通讯可靠性、数据交互实时性和大数据干扰进行测试。
优选的，如图4所示，所述仿真部为FPGA，FPGA与上位机通讯相连，上位机还分别与计量芯、管理芯通讯相连。进一步的，所述上位机控制仿真SPI接口，并进行故障注入、大数据攻击，以对计量芯和管理芯软件分离进行计量准确性测试、数据交互正确性测试和故障影响测试。
进一步的，所述上位机能直接与计量芯、管理芯通过RS485通讯相连；或者上位机通过以太网与FPGA相连，FPGA通过RS485通讯相连；上述两种方式并存，上位机可以选择上述任意一种方式与计量芯、管理芯通讯。
优选的，如图1所示，为所述计量准确性测试的一种实施方式。
如图1所示，所述计量准确性测试包括以下步骤：
步骤1-1，抄读计量芯与管理芯电量数据，使计量芯与管理芯电量数据一致后进入步骤1-2；
步骤1-2，控制计量芯和管理芯断开通讯连接；
步骤1-3，使计量芯走字N0kWh；
步骤1-4，在尖、峰、平、谷时段，分别抄读计量芯与管理芯的电量数据；
步骤1-5，分别比较尖、峰、平、谷时段计量芯与管理芯电量数据是否一致，若一致，则计量准确性测试不合格。
优选的，如图1所示，在步骤1-5中，若比较结果不一致，则进入步骤1-6；
步骤1-6，控制计量芯和管理芯建立通讯连接；
步骤1-7，延时t0s；
步骤1-8，抄读计量芯和管理芯电量数据；
步骤1-9，比较计量芯与管理芯电量数据是否一致，若一致则计量准确性测试合格。
优选的，如图1所示，在步骤1-9中，若比较结果不一致则进入步骤1-10；
步骤1-10，判断步骤1-9的完成次数，若完成次数≤n0，则进入步骤1-7，若完成次数＞n0且步骤1-9的比较结果均为不一致，则计量准确性测试不合格。
优选的，5≤n0≤60；n0优选为30。优选的，0＜N0≤0.1；N0优选为0.01。优选的，0＜t0≤5；t0优选为1。
具体的，在步骤1-1中，抄读计量芯和管理芯电量数据后，需要判断二者电量数据是否一致，若不一致，则延时一定时间后，再次抄读计量芯和管理芯的电量数据，直至二者一致；或者，在步骤1-1中，无需抄读计量芯与管理芯电量数据，而是直接将二者的电量数据清零，然后进行后续操作步骤。在步骤1-2中，所述上位机控制仿真通道开关断开计量芯和管理芯的通讯。在步骤1-3中，智能电表双芯间仿真系统接入测试电源(即加载电压信号和电流信号)，持续一段时间，计量芯根据采样的电压和电流信号计算电量。优选的，在步骤1-6中，所述上位机控仿真通道开关接通计量芯和管理芯的通讯。优选的，在步骤1-9中，所述上位机比较计量芯与管理芯的电量数据是否一致，比较内容包括但不限于：计量芯的正向有功总电量与管理芯的正向有功总电量、计量芯的反向有功总电量与管理芯的反向有功总电量。优选的，在步骤1-10中，所述上位机计数步骤1-9的完成次数，并与n0进行比较。
优选的，在步骤1-1、1-4和1-8中，所述上位机通过FPGA的仿真SPI接口分别抄读计量芯和管理芯的电量数据。进一步的，所述电量数据包括计量芯的当前正向有功总电量、当前反向有功总电量，以及管理芯的当前正向有功总电量、当前反向有功总电量、当前组合有功总电量等。
以下为所述计量准确性测试的一个具体实施例。
结合图1，所述计量准确性测试包括以下步骤：
(1a)所述智能电表双芯间通信仿真系统上电；
(2a)所述上位机分别与计量芯、管理芯依据698协议建立应用连接；所述上位机控制仿真通道开关闭合，使计量芯之间的通讯管理芯接通；
(3a)所述上位机依据698协议抄读计量芯和管理芯电量与时间；
(4a)所述智能电表双芯间通信仿真系统监控计量芯与管理芯通讯时间；
优选的，在步骤4a中，所述FPGA截取管理芯抄读帧最后一个字节并开始计时，FPGA收到计量芯回应帧第一个字节并结束计时，计算二者的时间差，即管理芯与计量芯的通讯时间。
(5a)所述上位机判断计量芯与管理芯通讯时间是否为N3s，N3＞0；如果计量芯与管理芯的通讯时间≤N3秒则合格，若计量芯与管理芯的通讯时间＞N3秒则不合格；
(6a)将计量芯和管理芯电量数据清零，然后使计量芯走字0.01kWh；
优选的，可通过为智能电表双芯间通信仿真系统接入电源(即加载电压信号和电流信号)，持续一段时间，计量芯即可以走字；例如，向FPGA加载电压220V、电流10A，并持续半小时，则计量芯的走字为UIt＝220V×10A×0.5h＝1.1kWh。
(7a)所述上位机依据698协议抄读计量芯电量与时间；
(8a)所述上位机依据698协议抄读管理芯电量与时间；
(9a)所述上位机比较计量芯与管理芯数据的一致性，若一致则计量准确性测试合格，若不一致则计量准确性测试不合格；
(10a)所述上位机控制仿真通道开关断开计量芯与管理芯的SPI通讯；
(11a)使所述计量芯走字0.01kWh；
(12a)所述上位机依据698协议抄读计量芯和管理芯的电量数据；
(13a)所述上位机判断计量芯的电量数据和管理芯的电量数据的一致性，若一致则计量准确性测试不合格，若不一致(例如后者与前者相差0.01kWh)则计量准确性测试合格；
(14a)所述上位机控制仿真通道开关闭合，以接通计量芯与管理芯的SPI的通讯；
(15a)所述上位机控制延时1s；
(16a)所述上位机依据698协议抄读计量芯电量；
(17a)所述上位机依据698协议抄读管理芯电量；
(18a)比较计量芯电量数据和管理芯电量数据是否一致，若一致则计量准确性测试合格；
(19a)在步骤(18a)中，若比较结果为不一致，则进入步骤(15a)，重复步骤(15a)-(18a)操作30次，且比较结果均不一致，则计量准确性测试不合格。
优选的，如图2所示，为所述数据交互正确性测试的一种实施方式。
如图2所示，所述数据交互正确性测试包括以下步骤：
步骤2-1，抄读计量芯与管理芯电量数据；
步骤2-2，控制计量芯与管理芯断开通讯；
步骤2-3，使计量芯走字N1kWh；
步骤2-4，控制计量芯与管理芯建立通讯；
步骤2-5，截取管理芯抄读帧最后一个字节时，开始计时，收到计量芯回应帧第一个字节时，计时结束；
所述管理芯抄读帧和计量芯的回应帧均为数据包；步骤2-5的具体过程如下：所述上位机通过仿真SPI接口监听计量芯与管理芯的通讯，基于通讯协议获取管理芯向计量芯发送的通讯包，对通讯包进行解析判断其是否为管理芯发送计量芯的抄读电量数据命令；如果是，则截取到管理芯抄读帧最后一个字节时，开始计时；基于通讯协议获取计量芯向管理芯回复的通讯包，对通讯包进行解析判断其是否为计量芯发送给管理芯的回应抄读帧的回应电量数据，如果是，则收到计量芯回应帧第一个字节时，计时结束。
步骤2-6，计算步骤2-5中，计算从计时开始至计时结束的累计时间，若累计时间≤t1s，则数据交互正确性测试合格，若累计时间大于t1s，则数据交互正确性测试不合格。
优选的，所述数据交互正确性测试流程还包括以下步骤：
步骤2-7，在步骤2-2之后，截取管理芯抄读完整帧；
步骤2-8，判断管理芯抄读完整帧的正确性，不正确则数据交互正确性测试不合格，正确则进入步骤2-9；
步骤2-9，使计量芯走字N2kWh；
步骤2-10，控制计量芯与管理芯建立通讯连接；
步骤2-11，截取计量芯回应完整帧；
步骤2-12，判断计量芯回应完整帧的正确性，若不正确则数据交互正确性测试不合格，若正确则数据交互正确性测试合格。
优选的，0＜N1≤0.1；N1优选为0.01。优选的，0＜N2≤0.1；N2优选为0.01。优选的，0.5＜t1≤30；t1优选为1。
优选的，在步骤2-5、2-6中，由仿真SPI接口截取帧，并传输至上位机，由上位机计算累计时间以及比较累计时间与t1。优选的，在步骤2-7、2-8中，由仿真SPI接口截取帧，并传输至上位机，由上位机依据与管理芯的通讯协议(例如698协议)判断帧的正确性。优选的，在步骤2-11、2-12中，由仿真SPI接口截取帧，并传输至上位机，由上位机依据与计量芯的通讯协议(例如698协议)进行解析判断帧的正确性，如无法解析则数据交互正确性测试不合格。
以下为所述数据交互正确性测试的一个具体实施例。
结合图2，所述数据交互正确性测试包括以下步骤：
(1b)所述智能电表双芯间通信仿真系统上电；
(2b)所述上位机分别与计量芯、管理芯依据698协议建立应用连接；
(3b)所述上位机通过仿真SPI接口获取计量芯或管理芯电量数据；
(4b)所述上位机设定智能电表双芯间通信仿真系统的工作模式为监听模式；
(5b)所述智能电表双芯间通信仿真系统截取管理芯发送的抄读命令；
(6b)所述上位机判断管理芯每N4秒抄读的数据是否满足设计时的数据，N4＞0；例如，若设计是每秒(当然也可以是每两秒、每三秒、每四秒等)定时去读数据，则智能电表双芯间通信仿真系统监控抄读电量的数据帧是否满足每隔1秒读一次，若满足则合格，若不满足则不合格；
(7b)所述智能电表双芯间通信仿真系统通过其仿真SPI接口截取计量芯回复帧；
(8b)所述上位机依据其与计量芯的通讯协议(698协议)判断计量芯回复帧的正确性，以及计量芯与管理芯通讯时间是否为1s；
(9b)所述上位机通过仿真SPI接口断开计量芯与管理芯的通讯；
(10b)使所述计量芯走字0.01kWh；
(11b)所述上位机通过仿真SPI接口获取计量芯或管理芯的数据；
(12b)所述上位机仿真管理芯，向计量芯发送错误地址、管理芯支持且计量芯不支持的数据项、698协议未规定的数据项的通信帧，以对计量芯进行属于通讯干扰范畴的故障注入测试，若计量芯返回正常数据，则说明计量芯未按标准设计，若返回数据异常，则计量芯此项测试合格；
(13b)所述上位机通过仿真SPI接口获取管理芯数据，判断管理芯数据与步骤(11b)数据的一致性，若一致则合格，若不一致则不合格；
(14b)所述上位机仿真管理芯，向计量芯发送错误的帧(数据格式不正确)，若计量芯有返回则判断错误，若计量芯无返回则判断正确；
(15b)所述上位机控制仿真通道开关接通计量芯和管理芯的通讯；
(16b)所述上位机依据698协议抄读管理芯数据；
优选的，在步骤(15b)完成后，延时一定时间再进行步骤(16b)，以使计量芯和管理芯的数据同步。
(17b)所述上位机判断管理芯数据与计量芯数据的一致性，若一致则判断合格，若不一致则判断不合格；
(18b)所述智能电表双芯间通信仿真系统下电。
优选的，进行计量芯和管理芯软件分离的数据交互正确性的测试时，可以通过更改硬件接口，接入示波器测试计量芯与管理芯的交互有效时间。具体的，用户可通过手动方法更改计量芯与管理芯接口并用导线引出，再介入示波器进行监控。
优选的，如图3所示，为所述故障影响测试的一种实施方式。
如图3所示，所述故障影响测试包括以下步骤：
步骤3-1，抄读计量芯和管理芯的电量数据；
步骤3-2，控制管理芯掉电；
步骤3-3，计量芯走字时间t2,0＜t2≤10min，期间上位机仿真管理芯通过仿真SPI接口频繁抄读计量芯数据；
步骤3-4，控制管理芯上电；
步骤3-5，抄读计量芯电量数据；
步骤3-6，判断步骤3-5中抄读的计量芯电量数据与理论电量是否一致，一致则故障影响测试合格，不一致则故障影响测试不合格。
优选的，在步骤3-2和步骤3-3之间，上位机仿真管理芯通过仿真SPI接口频繁(每秒钟5-10次)抄读计量芯数据。上述对计量芯进行数据干扰和攻击，是一种故障注入，用于测试计量芯的SPI通道的数据处理和防护能力。
优选的，如图3所示，所述故障影响测试还包括以下步骤：
步骤3-7，在步骤3-1之后，控制计量芯掉电；
步骤3-8，监控管理芯抄读帧，在收到管理芯抄读帧后，上位机通过仿真SPI接口给管理芯回复正确数据帧n1次；
步骤3-9，控制计量芯上电；
步骤3-10，抄读计量芯与管理芯电量数据；
步骤3-11，判断步骤3-10的抄读的计量芯电量数据与理论电量是否一致，若一致则故障影响测试合格，若不一致则故障影响测试不合格。
优选的，在步骤3-8中，在收到管理芯抄读帧后，所述上位机通过仿真SPI接口给管理芯回复正确数据帧n1次，1≤n1≤5；上述操作仿真计量芯依据步骤3-1抄读的计量芯电量数据回应正确的应答帧给管理芯，当计量芯上电后，测试管理芯是不是从计量芯获取数据。进一步的，所述系统主动给管理芯回复正确数据帧，循环n1次，n1＝3。
优选的，进行计量芯和管理芯软件分离的故障影响测试时，其中的管理芯故障，可以手动拔掉管理芯模块(例如管理芯掉电)，管理芯出现故障后不应影响计量芯；但是无法对计量芯故障(例如计量芯掉电)和通讯故障注入(例如上位机模拟管理芯频繁抄读计量芯数据)进行测试。
以下为所述故障影响测试的一个具体实施例。
结合图3，所述故障影响测试流程包括以下步骤：
(1c)所述智能电表双芯间通信仿真系统上电；
(2c)所述上位机分别与计量芯、管理芯依据698协议建立应用连接；
(3c)所述上位机依据698协议抄读计量芯与管理芯电量、时间；
(4c)所述上位机控制仿真通道开关断开计量芯与管理芯的通讯；
(5c)所述智能电表双芯间通信仿真系统控制输入仿真电表的电压220V、电流Ib，仿真电表开始计量电量(即开始走字)；
(6c)所述仿真电表走字5分钟；
(7c)所述智能电表双芯间通信仿真系统控制输入仿真电表的电压220V、电流0A，此时被测电能表走字应无变化；
(8c)所述上位机依据698协议抄读计量芯与管理芯电量、时间；
(9c)所述上位机比较计量芯电量走字是否正确，即比较计量芯的计量数值与理论数值是否一致；
(10c)所述上位机判断管理芯电量数据是否变化，若管理芯电量数据变化则不合格，若管理芯电量数据无变化则合格；
(11c)所述上位机通过仿真通道开关接通计量芯与管理芯的通讯；
(12c)所述上位机控制延时1s；
(13c)所述上位机依据698协议抄读计量芯与管理芯电量、时间；
(14c)所述上位机控制仿真通道开关断开计量芯与管理芯的通讯；
(15c)所述智能电表双芯间通信仿真系统控制输入的仿真电表的电源电压220V、电流2Ib，仿真电表开始计量电量(即开始走字)；
(16c)所述上位机控制延时1min；
(17c)所述智能电表双芯间通信仿真系统下电；
(18c)所述上位机控制延时1s；
(19c)所述智能电表双芯间通信仿真系统控制输入仿真电表的电压220V、电流2Ib；
(20c)所述上位机控制延时2min；
(21c)所述仿真电表下电；
(22c)所述上位机控制延时1s；
(23c)所述智能电表双芯间通信仿真系统控制输入仿真电表的电压220v、电流2Ib；
(24c)所述上位机控制延时2min；
(25c)所述仿真电表下电；
(26c)所述上位机控制延时1s；
(27c)所述智能电表双芯间通信仿真系统加载控制输入仿真电表的电压220v、电流0A；
(28c)所述上位机依据698协议抄读计量芯与管理芯电量、时间；
(29c)所述上位机比较计量芯电量与理论值是否一致；
(30c)所述上位机判断管理芯电量、时间与步骤(13c)中电量数据的一致性，若一致则数据同步准确，若不一致则数据同步存在问题；
(31c)所述上位机控制仿真通道开关接通计量芯与管理芯的通讯；
(32c)设置电表时间在结算时间(月结算的参数)前5s；具体的，所述上位机发送设置数据给FPGA，FPGA在更改仿真电能表的时间；
(33c)仿真电表下电；
(34c)所述上位机控制延时10s；
(35c)仿真电表上电，所述智能电表双芯间通信仿真系统控制输入仿真电表的电压220V、电流0A，上位机通过仿真通道开关断开计量芯与管理芯通讯；
(36c)所述上位机依据698协议抄读计量芯与管理芯电量、时间、冻结数据；所述上位机判断计量芯与管理芯数据(包括电量、时间)的一致性，若计量芯与管理芯数据一致则判断合格，若不一致则判断不合格；
(38c)所述上位机控制仿真通道开关接通计量芯与管理芯的通讯；
(39c)所述智能电表双芯间通信仿真系统下电。
需要指出的，在计量准确性测试、数据交互正确性测试以及故障影响测试中，“帧”指的是数据包；例如，抄读帧指用于抄读的数据包，回复帧指用于回复的数据包。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种智能电表双芯间通信仿真系统，其特征在于，其包括仿真部和上位机，用于智能电表的计量芯和管理芯分别与仿真部相连，仿真部与上位机相连，上位机还分别与计量芯和管理芯通讯相连；
所述上位机通过仿真部，接通计量芯与管理芯之间的通讯，监听计量芯与管理芯之间的通讯，和/或干扰计量芯与管理芯之间的通讯；
或者所述上位机通过仿真部仅接通与计量芯通讯，并仿真管理芯与计量芯进行通讯；
或者所述上位机通过仿真部仅与管理芯通讯，并仿真计量芯与管理芯进行通讯。
2.根据权利要求1所述的智能电表双芯间通信仿真系统，其特征在于：所述仿真部包括仿真SPI接口和仿真通道开关，计量芯与管理芯依据SPI协议进行通讯。
3.根据权利要求2所述的智能电表双芯间通讯仿真系统，其特征在于：所述仿真SPI接口依据TCP/IP协议与上位机进行通讯；所述上位机依据RS485协议分别与计量芯、管理芯进行通讯。
4.根据权利要求2所述的智能电表双芯间通信仿真系统，其特征在于：包括监听模式，在监听模式中，计量芯和管理芯通过仿真通道开关通讯相连，仿真SPI接口设置为输入状态，仿真SPI接口能够实时监控计量芯与管理芯的通讯并将双芯通讯帧上传到上位机。
5.根据权利要求2所述的智能电表双芯间通信仿真系统，其特征在于：包括干扰模式，在干扰模式中，计量芯与管理芯通过仿真通道开关通讯相连，仿真SPI接口设置为开漏输出状态，并在通讯过程中利用总线冲突的方式发送干扰脉冲。
6.根据权利要求2所述的智能电表双芯间通信仿真系统，其特征在于：包括仿真计量芯模式，在仿真计量芯模式中，计量芯与管理芯断开通讯，管理芯与仿真SPI接口正常通讯，仿真SPI接口设置为输出状态，根据测试需求通过仿真SPI接口向管理芯频繁发送通讯帧或回复错误通讯帧。
7.根据权利要求2所述的智能电表双芯间通信仿真系统，其特征在于：包括仿真管理芯模式，在仿真管理芯模式中，管理芯与计量芯断开通讯，计量芯与仿真SPI接口正常通讯，仿真SPI接口设置为输出状态，根据测试需求通过仿真SPI接口向计量芯频繁发送通讯帧或发送错误通讯帧。
8.根据权利要求1所述的智能电表双芯间通信仿真系统，其特征在于：所述上位机仿真计量芯时，依据双芯通讯协议与管理芯通讯；所述上位机仿真管理芯时，依据双芯通讯协议与计量芯通讯；所述双芯通讯协议为645协议或698协议。
9.根据权利要求1所述的智能电表双芯间通信仿真系统，其特征在于：所述仿真部为FPGA，上位机通过FPGA接通计量芯与管理芯之间的通讯，使计量芯走字的同时利用总线冲突的方式发送干扰脉冲，然后抄读计量芯与管理芯的电量数据，如果两者的电量数据一致则合格。
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