一種S3C44B0X在水表智能抄表系統(tǒng)中的實現-設計應用

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1水表智能抄表系統(tǒng)簡介

目前，許多國家的電力工業(yè)機制都在引入競爭機制、建立電力市場的電力體制改革，目的在于更合理地配置資源，提高資源利用率，促進電力工業(yè)與社會、經濟、環(huán)境的協調發(fā)展。在我國，隨著改革的深入和電力市場供求狀況的變化，現行的電力體制已難以適應社會主義市場經濟體制的要求。電力工業(yè)快速發(fā)展的同時，電力體制改革也逐步深入，電力工業(yè)以"公司制改組、商業(yè)化運營、法制化管理"為改革目標的基本取向。電力工業(yè)管理體制由計劃經濟向市場經濟轉變。政府宏觀調控、企業(yè)自主經營、行業(yè)協會提供服務，適應市場經濟要求和電力生產特點的新型電力工業(yè)管理體制正在逐步建立。

自來水表的智能抄表系統(tǒng)框圖如圖1所示。用戶的機械式水表改裝成智能水表后，連接到裝在樓底下的匯集器上。匯集器每隔一定的時間（具體時間可以設置）對智能水表采集數據，保存在存儲器里。如果該樓梯的用戶數大于16個或連線超過500m時，需在智能水表與匯集器之間加中繼器，以增加驅動能力。智能抄表系統(tǒng)中的部分是便攜式抄表手機。它的主要任務是用自己的指令解釋并運行上位機所編的Foxpro程序；采集匯集器或者智能水表的數據，更新數據庫中的內容；并與上個月數據相比較，計算出用水量并當場打印賬單，由抄表員將各用戶的賬單放到樓梯口的用戶信箱中；通過手機上的USB接口可以將數據傳輸給計算機，由計算機進行處理、存檔。

目前電力企業(yè)使用的抄表方式主要有三種集抄、人工抄表和抄表機抄表；集抄指用電用戶較集中如住宅小區(qū)，它采用電子表，每只電表通過數據線連接到集控器，集控器自動定時進行抄表，抄完后使用無線發(fā)送到電力企業(yè)接收端，并轉入電力營銷系統(tǒng)中進行計費，優(yōu)點抄表效率，缺點投入成本太高，要求用戶住宅高度集中；人工抄表指抄表工使用本子到每戶的電表進行讀數手抄記數，然后送到電力公司進行手工輸入電力營銷系統(tǒng)中進行計費。

抄表手機是連接上位機與匯集器、智能水表的部分。它有鍵盤輸入，可以手動查詢、更新數據庫中的數據；大屏幕LCD點陣顯示，良好的人機對話界面；16MBFLASHRAM,用于存放系統(tǒng)配置文件、程序及數據庫文件；2個RS232接口，一個USB接口。其中一個RS232接口連接紅外轉發(fā)器，實現同智能水表、匯集器的有線或紅外通訊，完成對每個水表的數據采集工作，并可通過該接口對匯集器或智能水表進行設置、修改。另一個RS232接口作為與微型串口打印機的通訊口。USB接口完成同計算機的通訊，可以將抄表手機中的數據傳送給計算機，也可以接收計算機下傳的DBF和PRG文件及其他系統(tǒng)配置文件。

232位機S3C44B0X在智能抄表系統(tǒng)中的應用

S3C44B0XCPU是SAMSUNG公司推出的基于ARM7TDMI核的精簡指令系統(tǒng)的32位高速處理器。它的工作電壓為3.3V,內核ARM7TDMI的工作電壓僅為2.5V,大大降低了芯片的功耗。S3C44B0X帶有：①8個MEMORYBANKS,用于管理外部存儲器，存儲容量達到256MB.可外擴EPROM,SDRAM,FLASHRAM,USB,LCD.每個Bank支持8/16/32位的數據格式，可尋址32MB（除BANK0,其后4MB保留給內部寄存器使用）。其中BANK0專用于系統(tǒng)啟動，因此它的存儲器必須是線性尋址并且有記憶功能；BANK6、7專用于SRAM、FP/EDO/SDRAM等；②LCD控制器支持單色、4、16級灰度的LCD模塊；支持4位的單雙行掃描、8位的單行掃描形式的顯示類型；支持的主要顯示點陣為：640×480,320×240,160×160等；③兩路UART口，波特率為115200baud,支持IrDA1.0,可用于紅外通訊；④5路PWM調制輸出，可用于控制蜂鳴器輸出不同聲音，提示系統(tǒng)各類信息；⑤71個I/O口，包括8個外部中斷源，可用于鍵盤、LCD背光、照明控制等；⑥8路10位A/D轉換器，可用于系統(tǒng)電池檢測；⑦帶日歷功能的系統(tǒng)實時時鐘，可用于紀錄抄表時間；⑧內置的PLL鎖相環(huán)可以設置系統(tǒng)工作頻率，達73MHz;⑨4種系統(tǒng)工作模式：正常、慢速、閑置和停止模式。根據需要設置不同的工作方式，可以降低系統(tǒng)功耗。

用S3C44B0X實現智能抄表手機功能的硬件連接圖如圖2所示。

2.1S3C44B0X與SDRAMHY57V161610D的連接

在抄表手機中運行的是一個自己編寫的小型操作系統(tǒng)。它擁有自己的文件系統(tǒng)，能夠解釋并運行上位機所編寫的Foxpro程序。由于牽涉到對數據庫的操作，系統(tǒng)所需的內存較大。本系統(tǒng)選擇了HYUNDAI公司的SDRAM-HY57V161610D.它的數據寬度為16位，由兩個BANK組成，共2MB的存儲容量。由于S3C44B0X的BANK6、7支持SDRAM,因此它與HY57V161610D的連接相當簡單，不需要軟件驅動程序，只要設置兩個寄存器即可。在BWSCON寄存器中設置BANK6的數據寬度為16位，在BANKCON6寄存器中設置MT=0X3,Trcd=0X0,SCAN=0X0.

2.2S3C44B0X與FLASHKM29U128T的連接

抄表手機中保存抄表所得的數據庫。當用戶較多時，數據庫會占用較大的存儲空間。特別是當進行一個月用水報表分析時，匯集器每隔一小時（或者更短）就存儲數據，抄表手機必須讀取這一個月的全部數據。此時的數據庫是相當龐大的。因此選擇了SAMSUNG公司的FLASH-KM29U128T,該FLASH存儲容量達16MB,足夠數據庫存儲使用。它的不足之處是：它不是線性尋址的，存儲速度較慢；讀寫比較麻煩，必須按頁為單位（512字節(jié)）進行讀寫，每次寫之前必須對該頁所在的BLOCK進行擦除；而且它并不保證每個BLOCK（32PAGE為一個BLOCK）都是好的，壞率為1%,但它保證前兩個BLOCK肯定是好的。

利用前兩個BLOCK建立一個FAT表，用邏輯的BLOCK號對應物理上的BLOCK,每次讀寫都對邏輯上的BLOCK進行操作。在每次寫操作時都進行讀操作，與所寫的內容進行比較。如果發(fā)現有所不同，就再寫；若再錯就認為該BLOCK壞了，做好標記并找后面好的BLOCK來代替，這樣能保證邏輯上的BLOCK都是好的。

2.33C44B0X與LCDTCM-A0902的連接

3C44B0X自帶LCD控制模塊，但它并不支持所有點陣形式的LCD.為了充分利用該芯片，可以選它所支持的LCD.但如果一定要用其他的LCD,這也沒關系，因為對LCD的操作就象對其他的存儲器操作一樣簡單。

本系統(tǒng)選用的是EPSON公司的TCM-A0902、單色、320×200.直接使用3C44B0X的BANK4來控制。由于3C44B0X是高速處理器，因此在對LCD操作時加入了軟延時。

LCD顯示滿屏的程序如下：

#defineLCDCMD（*（volatileunsignedchar*）0x8000000）

#defineLCDDATA（*（volatileunsignedchar*）0x8000001）

voidLcd_Displayfull（void）//顯示滿屏

{intj;

U8i,k;

LCDCMD=PASET;//頁面設置，page0

LCDDATA=0x0;

LCDCMD=CASET;//列設置，column0

LCDDATA=0x0;

LCDDATA=0x0;

for（i=0;i25;i++）//從第0頁到24頁

{for（j=0;j320;j++）//從第0列到319列

{LCDCMD=MWRITE;//寫命令

LCDDATA=lcd_disp[i][j];//寫數據

for（k=0;k3;k++）；//軟延時

}

LCDCMD=RETURN;//換頁

}

}

2.43C44B0X與USB9603的連接

由于抄表手機抄表所得的數據是以數據庫的形式傳送給上位機，當數據庫較大時不可能通過串口傳送。USB通訊時，理論傳輸速率可達到12MB/s,因此可以通過USB來傳送數據庫。由于3C44B0X不帶USB接口，因此必須外擴一個USB接口。

本系統(tǒng)選用NATIONAL公司的USBN9603.它是9602的改進型，對9602存在的一些缺陷作了改正，并減少了部分寄存器，使得對USB通訊的編程相對簡單了許多。由于牽涉到對FLASH的操作，USB的通訊速率并沒有想象的那樣高。下傳數據庫時，由于要對FLASH進行寫操作，USB的傳輸速率只有200KB/s;但是上傳時只對FLASH進行讀操作，USB的傳輸速率就明顯快多了，可以達到800KB/s.因此，選擇何種FLASH,如何對FLASH進行編程，對USB的傳輸速率有較大的影響。

2.5抄表手機其他部分

抄表手機還包括鍵盤輸入、串口通訊、電池檢測等部分。這幾部分比較簡單。比如鍵盤輸入部分：如果想用鍵盤中斷，只要用外部中斷EINT4、5、6、7,因為這四個中斷源的中斷入口地址是同一個，再加上幾個普通的I/O口就可以組成一個中斷鍵盤。如果想改成掃描鍵盤，那也很簡單，只要把EINT4、5、6、7設置成I/O口功能就可以了，硬件上不需要作任何改動。串口通訊也很簡單，只要在S3C44B0X的UART口上外接一片MAX232電平轉換芯片就可以實現標準的RS232通訊功能。電池檢測部分只要把來自電池部分的電壓連接到某個A/D口就可以了。如果所用的電池電壓高于S3C44B0X的工作電壓（3.3V），通過電阻分壓后再接到A/D口。

由于FLASHKM29U128T不是線性尋址的，不能作為系統(tǒng)啟動之用。因此，需要一片線性尋址的EEPROM（如29EE010）作為系統(tǒng)初始化使用。它的主要任務是初始化系統(tǒng)，把存于FLASH中的操作系統(tǒng)調入SDRAM中運行。因