0 引 言
    隨著計算機技術和通信技術的迅速發(fā)展，將眾多的計量點數(shù)據(jù)進行采集、傳輸、處理已經(jīng)成為現(xiàn)實。自動抄表(the Automatic Meter Reading，AMR)技術應運而生，逐漸成為抄表技術的主流。

l 電力集中抄表系統(tǒng)的構成
    電力集中抄表系統(tǒng)采用三層體系結構，如圖1所示。第一層是主站服務器，其主要作用是負責存儲多功能電表的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對儀表的遠程監(jiān)控、遠程控制等功能。服務器安裝在客戶服務中心的抄表主站，通過GPRS／GSM來查收各個多功能電表的相關數(shù)據(jù)和參數(shù)。第二層是集中器，集中器通過GPRS／GSM與主站服務器相連，通過CAN總線與第三層的采集終端相連，完成與采集器和主站服務器的數(shù)據(jù)通信工作，第三層是采集器。在采集器中嵌入了各種標準通信規(guī)約，可實現(xiàn)對各種電表的采集。采集器可同時采集、存儲64塊電表的數(shù)據(jù)。它既要完成電表的電量數(shù)據(jù)采集工作，還要根據(jù)系統(tǒng)的要求完成與集中器之間的數(shù)據(jù)通信，將需要傳送的電量數(shù)據(jù)送到集中器中。通過GPRS／GSM無線通信，能夠及時、方便地進行系統(tǒng)的遠程信息傳輸，與主站服務器實現(xiàn)信息交換；每臺集中器通過CAN總線，可以管理最多110個采集器。

2 CAN總線通信系統(tǒng)設計
2．1 CAN總線簡介
    控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network，CAN)是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，具有技術先進，可靠性高，功能完善，成本合理等優(yōu)越性，已被廣泛應用于各個自動化控制系統(tǒng)中。該設計給出CAN總線節(jié)點方案，采用內(nèi)置多路CAN總線控制器LPC2294作為主控制器。
2．2 CAN節(jié)點硬件電路組成
    圖2給出CAN節(jié)點硬件電路，由AMR微控制器LPC2294、CAN總線收發(fā)器TJAl050T、高速光耦6N137和電源隔離模塊B0505S等組成。

2．2．1 控制器特點
    該設計選用的LPC2294是Philips公司新推出的一款功能強大、超低功耗、具有ARM7TDMI內(nèi)核的32位微控制器。它具有144腳封裝，2個32位定時器，8路10位ADC，4路CAN通道和PWM通道以及多達9個外部中斷，內(nèi)部嵌入256 KB高速FLASH存儲器和16 KB靜態(tài)RAM，包含76(使用了外部存儲器)～112(單片)個GPIO口。如此豐富的片上資源完全可以滿足一般工業(yè)控制的需要，同時還可以減少系統(tǒng)硬件設計的復雜度。另外，LPC2294支持JTAG實時仿真和跟蹤、128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構，能夠使32位代碼在高達60 MHz的操作頻率下運行。LPC2294內(nèi)部集成有4路CAN控制器；符合CAN規(guī)范CAN2.OB，ISO11989-1標準；總線數(shù)據(jù)波特度均可達1 Mb／s；可訪問32位的寄存器和RAM；全局驗收過濾器可識別幾乎所有總線的11位和29位Rx標識符；驗收過濾器為選擇標準標識符提供了FullCAN-style自動接收功能。作為該設計的核心部件，LPC2294不僅擔起主控制器的作用，同時還作為CAN網(wǎng)絡的節(jié)點控制器，與網(wǎng)絡中其他節(jié)點實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與交換。
2．2．2 收發(fā)器特點
    收發(fā)器TJAl050T是CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，它與“。ISO11898”標準完全兼容。CANH與CANL理想配合，可使電磁輻射減到更低。除此之外，TJAl050T不上電時，總線呈現(xiàn)無源特性，這使得TJAl050T在性能上大大優(yōu)于以前的CAN總線收發(fā)器。TJAl050T有高速和靜音(它們由引腳“S”來控制)兩種工作模式。在高速模式中，總線輸出信號有固定的斜率，并且以盡量快的速度切換。高速模式適用F最大位速度和最大總線長度的情況，而且此時其收發(fā)器循環(huán)延遲最小；在靜音模式時，發(fā)送器是禁能的，而不管TxD的輸入信號。靜音模式可以防止CAN控制器不受控制時對網(wǎng)絡通信造成堵塞。

3 CAN總線通信系統(tǒng)軟件設計
    對于LPC2294微處理器，CAN控制器完全是基于事件觸發(fā)的，即在本身狀態(tài)發(fā)生改變時，CAN控制器會把狀態(tài)變化的結果告訴微處理器。因此中心微處理器可以采用中斷方式或者輪詢方式對CAN控制器做出相應的處理。各CAN節(jié)點按規(guī)定格式和周期發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，同時根據(jù)需要各取所需報文。對于接收數(shù)據(jù)，則采用中斷的方式實現(xiàn)，一旦中斷發(fā)生，即將接收的數(shù)據(jù)裝載到相應的報文寄存器中。此時利用屏蔽濾波寄存器對接收報文的標識符和預先在接收緩沖器初始化時設定的標識符進行有選擇地逐位比較，只有標識符匹配的報文才能進入接收緩沖器，那些不符合要求的報文將被屏蔽于接收緩沖器外，從而減輕CPU處理報文的負擔。
3．1 CAN控制器初始化
    初始化CAN控制器的操作包括硬件使能、軟件復位、設置報警界限、設置總線波特率、設置中斷工作方式、設置驗收濾波器工作方式、設置工作模式并啟動CAN等。初始化程序如下：

3．2 數(shù)據(jù)發(fā)送
    將待發(fā)送的數(shù)據(jù)打包成符合CAN協(xié)議的幀格式后，便可寫入發(fā)送緩沖區(qū)，并啟動發(fā)送。在寫發(fā)送緩沖區(qū)前必須查詢其狀態(tài)。LPC2294中的每個CAN控制器有3個發(fā)送緩沖區(qū)，它們的狀態(tài)可通過查詢CANSR得知。只有當其中有空閑的發(fā)送緩沖區(qū)時才可將數(shù)據(jù)寫入。在發(fā)送大量數(shù)據(jù)時，這一步顯得尤其重要，否則將不能保證發(fā)送的可靠性。啟動發(fā)送成功后，只能通過查詢cANGSR的TCS位或配合發(fā)送成功中斷來判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功。
3．3 數(shù)據(jù)接收
    接收數(shù)據(jù)可采用查詢方式或中斷方式。在某一段時間內(nèi)，CAN總線并不總是在活動。為了提高效率，可采用中斷方式，在初始化程序中必須使能接收中斷。在中斷服務子程序中，讀取CANICR，判斷是否有接收中斷標志，有則讀取接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。為了防止接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)溢出，可開辟一個循環(huán)接收數(shù)據(jù)隊列來暫時存儲數(shù)據(jù)，主程序則通過查詢該隊列獲得總線數(shù)據(jù)。

4  總結

    基于ARM的CAN總線，其電力集中抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信具有很強的實時性、可靠性和抗干擾性，該系統(tǒng)的樣機正在進行網(wǎng)測試，以期通過研究和改進，進一步提高程序的通信處理、糾錯和容錯能力。