和接收器。和端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的和相连和端分别为接收和发送的使能端，当为逻辑时，器件处于接收状态当为逻辑时，器件处于发送状态，因为工作在半双工状态，所以只需用个管脚控制这两个引脚即可，在本方案中将这两个引脚都接高电平，使之工作在发送状态端和端分别为接收和发送的差分信号端,采用差分信号负逻辑，表示，表示。当引脚的电平高于时，代表发送的数据为当的电平低于端时，代表发送的数据为。与电表接口实现通讯。通讯模块设计转模块电路设计如图所示。是款高集成度的桥接电路，它们能够用最简单的外部电路，最少的外部器件及最小的电路板面积简便实现到的转换。与其他转接电路的工作原理类似，通过驱动程序将的口虚拟成口以达到扩展的目的。虚拟口的器件驱动程序允许个基于的器件以应用软件的形式作为个增加的口于任何现有的硬件。口使用运行在上的应用软件以访问个标准硬件口的方式访问基于的器件，与间的数据传输是通过完成的，因此，无需修改现有的软件和硬件就可以通过向基于的器件传输数据。图转模块原理图红外通讯模块设计红外通讯是利用波长为的红外波作为信息的载体，发射装置把二进制信号经过高频调试后发射出去，接收装置把接收的红外高频信号进行解调作为原来信息的种通信传输方式。其中调试方式有脉宽调制和脉时调制两种，本方案采取的是脉时调制方式。图红外通讯模块原理图红外发射是利用单片机的串行数据发送口控制驱动三极管进行二进制和的传输数据由串行发送缓冲器中送出，以及利用单片机口控制驱动三极管进行高频调制从而可靠地实现了红外发射管在传输数据时进行高频红外发射和数据时被截止发射功能。状态关系见表。表状态关系表名称状态发射管状态由控制高频调制，定时导通和截止产生高频发射信号，即实现发送数据的功能。截止不发射，即实现了发送数据的功能。红外接收是利用红外接收是利用红接收管收到高频信号输出低电平确定为数据，而没收到高频信号输出高电平确定为数据方式经过解调，把数据通过单片机串行数据接收口进行串行方式接收接收数据存储在串行口缓冲器中。机通信电路接口设计以及模块图及原理图标准采用的接口是芯或芯的型插头，但实际上要完成最基本的串行通信功能，只需要数据接收数据发送和地三根接线即可，只要是注意的是标准所定义的高低电平信号与单片机系统的电路所定义的高低电平信号完全不同，的标准逻辑对应电平，标准逻辑对应电平而标准采用负逻辑方式，标准逻辑对应电平，标准逻辑对应电平。显然，两者间要进行通信必须经过信号电平的转换。目前常使用的电平转换电路为，它的噪声容限为。即要求接收器能识别低至的信号作为逻辑，高到的信号作为逻辑。它与的连接电路如图所示。在线系统编程通过装载程序和串口对片内存储器进行编程和再编程。通过短路帽控制运行方式，当复位后为低电平被认为是启动命令处理器的外部硬件请求。如果没有外部请求复位后采样为高电平，那么将搜索有效的用户程序。如果找到有效的用户程序，执行的控制就转移给用户程序。于口在复位后处于高阻模式，所以需要提供上拉电阻使管脚处于个确定的状态数据存储模块设计接口的设计总线是荷兰飞利浦开发的种高效，实用，可靠的双向二线制也有线制，家电很少用串行数据传输结构总线，该总线使各电路分割成各种功能的模块，并进行软件化设计，各个功能模块电路内都有集成个总线接口电路，因此都可以挂接在总线上，很好的解决了众多功能与之间的输入输出接口，使其连接方式变得十分简单。图模块原理图本系统中采用公司，在本设计中可存储个用户信息，它是的串行电可擦除可编程的器件，提供了线串行接口。相对于和芯片，它与的相接比较简不相同，系统中的每个任务都处于以下种状态之，这种状态分别是休眠态就绪态运行态等待态等待事件发生和被中断态是个占先式的内核，即最高优先级的任务旦就绪，总能得到处理器的控制权。当个运行着的任务使个比它优先级高的任务进入了就绪态，则当前任务的处理器控制权就被剥夺了，或者说该任务就被挂起，那个高优先级的任务立刻得到处理器的控制权。如果是中断服务程序使个高优先级的任务进入就绪态，中断处理完成后，被中断了的任务将被挂起，优先级高的那个任务则开始运行。其状态切换方式如图所示。提供了对信号量邮箱和消息队列的支持。图控制下的任务状态切换图的任务调度机制实际上可以简单地看作是个多任务调度器，在此基础上增加了不同任务之间相互通信的信号量等服务。实现多任务的调度是的精华所在，也是移植工作中的重点，只有充分的理解了任务调度机制，才能在系统移植过程中写出高效的代码来。进行任务调试的思想是，每时每刻总是让优先级最高的就绪任务处于运行状态，为此把任务调度工作分为两步寻找优先级别最高的任务和任务切换。本设计软件流程软件流程如图所示，在本系统中，共建立个任务，分别给每个任务分配不同的优先级由高到低，任务之间彼此，通过实时内核来管理切换这些任务。优先级最高且处于就绪状态的任务是当前正在运行的任务，每个任务都是个死循环。本设计中通过按键消息来挂起不需要运行的任务，恢复需要运行的任务，实现任务间的切换。底层驱动模块之间也是相互的，他们都是为任务层服务的，实现底层驱动。等待或者挂起就绪运行休眠中断程序实时内核任务优先级高桌面任务主菜单任务用户管理任务抄表任务系统设置任务系统时间任务系统工具任务系统信息任务按键任务任务优先级低底层驱动实时系统层任务层显示驱动驱动驱动驱动按键驱动图系统软件流程图主要模块软件的设计实现前面已经提及在下编程用户只需分别编写各个任务，并给各个任务分别分配给不同的优先级别，会依据任务的优先级别进行调度。本抄表系统的任务安排如所示主函数在函数中，首先初始化板上的外围设备，如串口通用口总线等，建立任务，之后调用的函数以开始任务的运行，调用此函数之后，操作系统将会根据任务的优先级首先进入任务并进行多任务的调度，此后永不返回。图主函数流程图注代码见附录主菜单任务图显示主菜单注代码见附录键盘任务主菜单任务初始化显示图标菜单初始化显示图标菜单建立按键消息等待按键恢复要执行的任务挂起当前任务有按键无按键初始化外设初始化操作系统创建任务多任务调度开始图键盘任务流程注代码见附录抄表任务抄表任务框图图抄表任务流程框图抄表协议采用国内较普遍的中华人民共和国电力行业标准多功能电能表通信规约。注代码见附录链路层驱动程序通讯测试抄表红外抄表广播校时恢复键盘任务接收键盘输入返回按键消息挂起键盘任务挂起当前任务本协议为主从结构的半双工通信方式。手持单元或其它数据终端为主站，费率装置为从站。每个费率装置均有各自的地址编码。通信链路的建立与解除均由主站发出的信息帧来控制。每帧由帧起始符从站地址域控制码数据长度数据域帧信息纵向校验码及帧结束符等个部分组成。每部分由若干字节组成。图字节格式每字节含位二进制码，传输时加上个起始位个偶校验位和个停止位，共位。其传输序列如图。是字节的最低有效位，是字节的最高有效位。先传低位，后传高位。表帧格式说明代码帧起始符地址域帧起始符控制码数据长度域数据域校验码结束符传送方向起始位位数据偶校验停止位图通讯流程图帧是传送信息的基本单元，帧格式如图。帧起始符标识帧信息的开始，地址域可为标号资产号用户号设备号等。控制码为通讯命令。校验码表示从帧起始符开始到校验码之前的所有个字节的模的和，即个字节二进制算术和，不记超过的溢出值。结束符表示帧信息的结束，其值。通讯流程框图如图所示。注代码见附录用户管理任务图抄表任务流程框图初始化唤醒电表读表地址比较地址发送帧接收程序接收正确是否重发退出通讯发完毕新建和删除目录新建和删除目录查找用户用户统计驱动程序底层驱动注代码见附录抄表器与上位机通信协议通讯协议表上传数据协议上传数据上传目录上传户名上传表号上传总电量上传峰电量上传平电量上传谷电量上传抄表时间上传抄表状态命令帧字节字节字节字节字节字节字节字节字节表通讯测试协议通讯测试命令帧简易上位机抄表管理软件图上位机抄表管理软件通过抄表器的和通讯口和上位机连接，将抄表器中的数据上传到上位机中进行管理。在上传数据的时候首先要进行通讯测试，只有当通讯测试成功以后才能上传数据。抄表管理软件如图所示。通讯测试协议如表所示。上传数据协议如表所示。总结本设计的任务是设计个抄表器，其实质是处理器和嵌入式实时系统的个简单的应用。在设计过程中首先遇到的困难就是硬件电路的调试，在调试读写和通讯时遇到了读写不成功和不能和上位机通讯等困难等等。大部分的时间还是花在软件的编写上，在这工程中遇到的主要困难是系统的移植和多任务的建模。其次就是些功能上的调试困难，在调试抄表模块的时候，出现了不能和电表通讯的情况，以及不能正确的抄写电量的困难等等，在克服了种种困难后，搭建了个嵌入式系统平台，并在上面开发了些功能。实现了基本抄表功能的同时也添加了些附加功能，使整个系统不单是个抄表器。结论整个系统的优点在于遵守硬件设计原则的情况下将整个系统划分为通讯模块，存储模块人机交互接口模块，并给出了详细的电路连接图，这些硬件组成为系统提供了足够的存储空间完善的通讯功能和良好的交互界面，不仅能够满足抄表的要求，而且有利于系统扩展，方便日后升级之用。设计也存在不足，比如布线有些地方不够合理，有飞线存在等等。由于本设计采用了些新型元器件，因而体积小，功耗省，功能强，数据纪录量大，且便于携带使用，为电能表数据的抄收提供了种新的手段，具有较广的应用前景。参考文献周立功深人浅出上北京,北京航空航天大学出版社，周立功微控制器基础与实战北京,北京航空航天大学出版社，著邵贝贝译源码公开的实时嵌入式操作系统中国电力出版社，黄燕平移植要点详解北京,北京航空航天大学出版社，中华人民共和国电力行业标准多功能电能表通信规约颜庭乔跻高徐伟总线在电能表使用中的常见问题及分析朱兆优总线在远程自动抄表系统中的应用东华理工学院学报李建吱自动抄表系统中通信技术方案的探讨华北电力技术徐平平电力集中抄表系统中的通信技术电力系统通信致谢本文是在许丽佳老师的热情关心和指导下完成的，她渊博的知识和严谨的治学作风使我受益匪浅，对顺利完成本课题起到了极大的作用。在此向他表示我最衷心的感谢,感谢袁媛同学在课题研究初期给予的帮助，在她的帮助下课题才得以