[发明专利]一种无线自组网抄表系统采集器装置及运行方法

权利要求书

1.一种无线自组网抄表系统采集器装置，其特征在于，包括负责整个装置的运算和控制的处理器单元(1)、用来连接一只或多只电表的总线接口单元、负责与无线自组网抄表系统集中器交互数据和命令的无线收发单元(3)、以及为整个装置提供电源的电源管理单元(4)；串行总线接口单元通过UART口和GPIO口与所述处理器单元(1)连接；无线收发单元(3)与所述处理器单元(1)连接；

所述处理器单元(1)包括处理器、调试接口、晶振电路、扩展标识器和扩展存储器；所述处理器与调试接口、扩展标识器和扩展存储器进行数据交换；晶振电路与处理器的晶振电路接口连接；

所述调试接口包括JTAG接口和串口，JTAG接口用于程序的烧写，串口用于调试信息的输出；所述扩展标识器用于标识本采集器装置的唯一地址；所述扩展存储器对采集到的电能信息进行存储。

2.根据权利要求1所述的无线自组网抄表系统采集器装置，其特征在于，处理器单元(1)、串行总线接口单元和电源管理单元(4)位于一块PCB板上，该PCB板即为母板；无线收发单元(3)位于一块PCB板上，该PCB板即为无线收发子板；所述母板与无线收发子板之间的硬件连接是采用标准接口连接。

3.根据权利要求1所述的无线自组网抄表系统采集器装置，其特征在于，所述串行总线接口单元是485总线接口单元（2）；所述485总线接口单元（2）包括隔离单元和RS485-TTL电平转换单元；所述隔离单元是光电耦合器构成；所述RS485-TTL电平转换单元是485驱动收发芯片；485驱动收发芯片与所述处理器单元（1）之间连接光电耦合器；

所述485总线接口单元（2）与处理器的通用异步串行接口UART和通用输入输出接口GPIO连接。

4.根据权利要求1和权利要求2所述的无线自组网抄表系统采集器装置，其特征在于，所述无线收发单元（3）包括接插件、射频芯片、平衡匹配电路和 天线；射频芯片和天线之间连接平衡匹配电路；射频芯片的有线输入/输出口通过接插件连接处理器的同步串行外围接口SPI；

所述接插件用来连接母板和无线收发子板，并为无线收发子板提供固定支架和电源；

所述射频芯片提供调制解调、数据处理和数据缓存功能；

所述平衡匹配电路完成平衡—不平衡转换、阻抗匹配和信号滤波。

5.根据权利要求1和权利要求4所述的无线自组网抄表系统采集器装置，其特征在于，所述的电源管理单元（4）包括DC-DC转换电路、DC输入/DC输出的隔离电路；

DC-DC转换电路把输入的DC高电压转换输出DC低电压；DC输入/DC输出的隔离电路把输入的DC高电压与输出DC高电压进行隔离。

6.一种无线自组网抄表系统采集器的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）采集器上电后，处理器单元首先完成系统初始化，包括：SPI接口初始化、UART口初始化、GPIO口的初始化和无线收发模块中的射频芯片的初始化；其中射频芯片的初始化包括上电复位、寄存器配置和功率放大器配置；

（2）当是处理器单元处于空闲模式，则进行后续步骤；

（3）处理器单元从无线收发单元接收数据包：

（3-1）无线收发单元经无线侦听检测收到数据包后通过电平跳变触发中断；

（3-2）在中断处理程序里置位数据包接收标识，进而触发无线数据接收任务；

（3-3）如果数据包长度超过设定长度，丢弃该数据包，清空数据接收先进先出缓冲区RX FIFO，返回步骤（2）；如果数据包长度不超过设定长度，则进入步骤（3-4）；

（3-4）将接收到的数据包存储在处理器单元分配的无线接收缓冲区；

（4）处理器单元对无线接收缓冲区内的数据包进行解析：如果存在对智能电表的操作命令，则进入步骤（5）；如果不存在对智能电表的操作命令，则清空 无线接收缓冲区，返回步骤（2）。

（5）根据步骤（4）解析出的电表操作命令类型，处理器单元按照DL/T645-2007《多功能电能表通信协议》构造封装相应类型的请求或命令帧。

（6）处理器单元向电表发送命令或请求帧：

（6-1）等待电表返回响应帧，如果在规定时间内收到响应帧，则进入步骤（7）；否则进入步骤（6-2）；

（6-2）判断发送同一数据帧的次数是否超过三次，如果超过三次标识本次操作失败，并返回步骤（2）；否则，返回步骤（6），重新发送命令或请求帧；

（7）处理器接单元接收到响应帧后，对响应帧按照DL/T 645-2007《多功能电能表通信协议》进行提取、解析、判断和计算，并将得到的用电信息存入无线发送缓冲区；

（8）处理器单元将步骤(7)存储在无线发送缓冲区内的数据通过无线收发单元发送给集中器：

（8-1）处理器单元对无线收发单元发出发送数据的命令；

（8-2）处理器单元将无线发送缓冲区内的数据写入无线收发单元的数据发送先进先出缓冲区TX FIFO

（8-3）处理器单元判断无线收发单元发送是否完成，如果没有则返回步骤（8-3）继续等待；如果完成则标识整个任务完成，返回步骤（2）。