[发明专利]远程抄表系统通信装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，特别涉及一种面向电能集中抄表的复合式通信模块。

背景技术

“一户一表，集中抄表，银行联网”已成为电能计量计费信息化的长期发展目标，这就决定了抄表系统的两个基本特点：系统数据采集点多，采集点具有分散性，数据量大；系统是一个覆盖面很广的通信网络。从常见的自动抄表系统构成可以看出，网络通信对数据的可靠、快速传输起到关键作用。可采用的通信方式有多种，红外抄表只适合于短距离人工手持抄表。小功率无线电波、RS-485总线的通信距离较近，适用于居民小区和楼宇的集中抄表，用于底层数据采集。电话交换网、大功率无线电波、低压电力线载波、以太网、GSM/GPRS通信网的通信距离相对较远，可以作为上层的数据传输方式。在实际应用中，可以将多种自动抄表方式结合起来，构成一种复合式自动抄表方式。

近年来，国内外都出现了相关产品。但目前所出现的产品，在系统中装置的设计上多采用单一的网络方式，一旦出现通信通道故障，就会影响到整个系统的正常工作。另外这些装置的通信采用大量分离模块，也会使得系统抗干扰性较差，影响计量的精准性。分离模块构成的系统体积也较大，影响安装与维护。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术的远程抄表系统通信模式单一，可靠性低的缺点，提供一种高度集成、具有多种通信方式的复合式通信装置。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，远程抄表系统通信装置，包括FPGA芯片和外围电路，其特征在于，所述FPGA芯片片内集成有片上CPU控制系统及功能模块；所述功能模块包括RS-232模块、RS-485模块、MAC模块、无线收发模块、电力线载波调制解调模块；

所述RS-232模块，用于向外接的RS-232设备提供通信接口，包括提供与抄表系统的数据采集器或者集中器的接口、电话网MODEM接口、外部GPRS模块接口；

所述RS-485模块，提供485总线标准信号，用于实现抄表系统中485总线上的通信应用；

所述MAC模块，提供TCP/IP协议中数据链路层的功能，配合片上CPU控制系统中的TCP/IP协议栈，提供以太网通信功能；

所述无线收发模块，用于实现摩斯编码，提供无线电报文的发送和接收；

所述电力线载波调制解调模块，一是用于调制，将数据调制在一定频率的载波上，通过电力通道发送出去；二是用于解调，对电力通道传送来的数据进行解析和接收；

所述功能模块通过FPGA内部总线与片上CPU控制系统连接。

进一步的，所述MAC模块与以太网连接；

进一步的，所述电力线载波调制解调模块通过变换器与电力网络连接，所述变换器用于信号耦合并隔离电力网络；

具体的，所述片上CPU控制系统包括CPU软核、用户配置寄存器、电源时钟管理模块、存储控制模块、DMA控制模块和外设总线桥；

所述CPU软核为整个系统的控制核心，用于控制各个模块之间的数据流，并且通过应用软件实现数据标准化处理；

所述用户配置寄存器，用于配置CPU软核的工作模式、传输速率；

所述电源时钟管理模块，用于对外围晶振提供的频率倍频或者分频，为系统各个模块提供所需的频率信号；

所述存储控制模块，用于控制随机存储器的读写操作；

所述DMA控制模块，用于控制各控制间批量数据的传输，提高数据的处理速度和吞吐量；

所述外设总线桥，用于提供片上CPU控制系统内部总线到FPGA内部总线的连接；

具体的，所述FPGA芯片采用美国ALTERA公司的EP2C70F672C6芯片。

本发明的有益效果是，集成了多种通信方式，不仅包括了电力线载波传输、无线远程数据接收发送、以太网等通信手段，并且将这些模块的数字逻辑功能集成在一片FPGA中完成，通过外围的数模转换电路和接口电路，为现有的远程抄表系统提供灵活的数据通信手段。本发明具有外围电路简单、成本低、数据传输迅速可靠的特点。可以满足各种环境下对电表计量的要求。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2无线收发模块结构图；

图3是电力线载波调制解调模块的调制部分框图；

图4是电力线载波调制解调模块的解调部分框图；

图5是RS-485总线模块结构框图；

图6是MAC模块结构框图；

图7是上层软件构架示意图；

图8是系统软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的技术方案。