摘要：針對電力線通信的特點，提出一種數據集中器的設計方案， 闡述以SH7145開發板為核心的硬件設計方案，分析在T-Kernel嵌入式實時操作系統下的軟件實現過程，通過確定任務優先級、合理實現任務調度，使其能夠實現讀取電力自動抄表系統中各個節點數據的功能。

    關鍵詞：電力線通信；數據集中器；SH7145

    0  引言

    電力線通信（Power Line Communication）技術是指在1.6M到30M頻帶范圍內，將電力線作為通信媒介，傳輸數據、語音、視頻信號的一種通信方式。在發送時，利用GMSK或OFDM調制技術先將數據調制成載波信號或擴頻信號，通過耦合器耦合到220V或其他交/直流電力線上，然后在電力線上進行傳輸，在接收端，先經過濾波器將調制信號濾出，再經過解調，就可以得到原信號。電力線通信技術不需要重新布線，直接使用現有的電力網實現對數據、語音、視頻等信息的傳遞，具有易維護、易推廣、易使用、低成本等優點，顯示出了良好的前景和巨大的市場潛力。

    1  系統原理及結構

    在遠程電力自動抄表系統中，PLC技術根據命令或設置自動讀出電表數據并自動上傳，提高抄表速率，通常速率在2400bps。電力自動抄表系統一般由主站、集中器、采集器（或模塊）等構件組成，可以對用戶終端的用電狀態進行采集、控制。采集器(或模塊)實現用戶終端電表的脈沖計數，集中器則根據主站發出的指令(如抄收、竊電檢測等)循環查詢采集器(或模塊)的計數值(或狀態)，主站由PC機構成，負責供電所所屬用戶終端用電的管理和監控。集中器是整個系統的通信橋梁，它接收主站命令，并按指令要求將用戶端的用電狀態(如用電量、用電異常等)送到上位機或對用戶終端執行控制(如切斷用戶供電等)。

    在同一電力傳輸線路中，數字電表和集中器通過R422/488接口與PLC接入控制器相連接，這樣就可以將整個電網變為一個數據傳輸網絡，集中器就可以收集各個節點的數據。

    由于采用電力線作通信信道，不必另外架設通信電纜，節省了投資，為實現用戶電能表網絡化管理，以及“一戶一表，抄表到戶”制度提供了高效、科學的手段。數據集中器按照設定的抄表時間，每天自動采集各用戶電能表的累計電量，并根據設定的抄表日自動生成各用戶電能表的累計電量，系統軟硬件采用模塊化、多冗余設計，這樣既保證了設備工作的可靠性，又使系統易于擴充和軟件升級。

    2  數據集中器的硬件設計

    數據集中器是以嵌入式微控制器SH7145為核心的軟硬件系統。SH7145是日本瑞薩科技生產的SH系列開發板中一款。SH7145板無MMI，無DSP核，使用實時地址，屬于低端產品，適用于初學者。SH7145板上有：蜂鳴器，LCD，鍵盤，A/D轉換，2個馬達，BIP開關，SH7145芯片，串口插槽，E10A仿真器插口等。

    3.系統軟件設計

    3.1 引入T-Kernel嵌入式實時操作系統  隨著應用的復雜化，采用傳統前后臺設計方法，會顯得過于復雜，實時性得不到保證，而且容易發生死鎖。解決這些問題的最好方法就是采用實時操作系統。

    T-Kernel是T-Engine的實時核心，它充分利用了在嵌入式設備領域中擁有眾多業績的ITRON成果，并引入子系統等功能，是一種實現從小型嵌入式設備到大型高級系統開發的大規?；疧S。它包含了時間管理、任務間通信同步(信號量、郵箱、事件標志)、擴展同步通信和內存池管理等功能;采用T-Kernel實時操作系統可以有效地對任務進行調度；對各任務賦予不同的優先級可以保證任務及時響應，而且采用實時操作系統，降低了程序的復雜度，方便程序的開發。

    3.2 任務的劃分及調度  要完成實時多任務的各種功能，必須對任務進行劃分。本程序根據各個任務的重要性和實時性，把程序分成六個具有不同優先級的任務，包括管理各個任務的啟動、休眠；接收串口中斷，喚醒UPDATE_TASK任務；用系統時鐘模擬RTC；讀取各個電表的數據自；動加入新節點；接收SHELL指令并執行。

    通常多任務操作系統的任務不同于一般的函數，它是一個無限循環，而且沒有返回值。如果沒有更高優先級的任務進入就緒態，當前任務是不會放棄對CPU的使用權。為了實現操作系統的正常運行和有關事件的同步，必須正確處理任務間的通信和事件標志的設置。

    4  結語

    T-Kernel實時操作系統在嵌入式硬件平臺的基礎上，用T-Kernel實時操作系統開發應用程序有其獨到之處，用戶可以直接利用系統的接口函數編寫自己的應用程序，不需另行開發，大大方便了用戶編程，縮短了軟件的開發周期，提高了開發效率。

參考文獻：

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周耀義，鮑濱壽．低壓電力用戶遠程自動抄表系統[J]．電力自動化設備，1999，19（2）：64-65．