本發(fā)明涉及一種智能電能表及其通訊控制方法，特別涉及一種針對(duì)智能電能表中rs-485通信模塊ab極性連接方向的自適應(yīng)通訊實(shí)現(xiàn)方法及智能電能表，屬于電網(wǎng)設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

rs-485是目前工業(yè)控制中使用最為廣泛的通信標(biāo)準(zhǔn)之一。在電網(wǎng)行業(yè)中，rs-485通信又是目前智能電能表（簡(jiǎn)稱電能表）中必備的通信信道，其重要性不言而喻。

因rs-485通訊接口有ab極性之分，通信模式要求a-a、b-b連接，否則系統(tǒng)無法正常通訊。在實(shí)際施工中，由于種種原因不一定采用有標(biāo)識(shí)的通訊線纜，很多時(shí)候施工人員并不知道正確的極性對(duì)于rs-485通信的意義，故在施工中連線準(zhǔn)確性難以得到有效保證。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸距離長(zhǎng)或節(jié)點(diǎn)較多時(shí)，在分續(xù)線盒上也很容易將信號(hào)線接反，從而造成信號(hào)無法正常傳輸。而電網(wǎng)系統(tǒng)的通訊線路在室外一般為架空或地下走線，造成后期線路問題查找和修正過程困難，給現(xiàn)場(chǎng)通信線施工與維護(hù)帶來諸多麻煩。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在帶有rs-485通訊功能的智能電能表現(xiàn)場(chǎng)施工問題中，有20-30%屬于rs-485通信線極性連接問題，其嚴(yán)重性已直接影響到電網(wǎng)建設(shè)的施工進(jìn)度和施工效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有情況和不足，本發(fā)明旨在提供一種在通訊線纜無論正接或反接狀態(tài)下，傳送數(shù)據(jù)都可被同時(shí)接收的智能電能表，通過智能電能表中cpu的判斷，得到正確的傳送數(shù)據(jù)以及線纜連接狀況，并啟動(dòng)相應(yīng)的發(fā)送方式，將應(yīng)答數(shù)據(jù)發(fā)送出去，從而實(shí)現(xiàn)了與連線極性無關(guān)的智能電能表rs-485的正常通訊，方便了現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)建設(shè)過程，提高了建設(shè)效率，滿足了電網(wǎng)建設(shè)企業(yè)的需要。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種智能電能表的rs-485通信ab極性自適應(yīng)通訊方法，具體步驟包括：

步驟1、在智能電能表本體內(nèi)部的cpu上設(shè)置具有輸入捕捉和輸出比較模式的定時(shí)器/脈寬調(diào)制模塊(tpm)以及具有發(fā)送數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)功能的通用異步收發(fā)器(uart)。

步驟2、將智能電能表本體的數(shù)據(jù)接收線同時(shí)與uart接收數(shù)據(jù)引腳和tpm引腳相連接，設(shè)置tpm的輸入捕捉功能為上升沿捕捉；智能電能表本體的數(shù)據(jù)發(fā)送線與uart發(fā)送數(shù)據(jù)引腳相連。

步驟3、當(dāng)rs-485信號(hào)到來時(shí)，cpu控制uart開始接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)，cpu也通過tpm引腳開始接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)和存儲(chǔ)處理。

步驟4、cpu對(duì)同時(shí)接收的兩組數(shù)據(jù)處理完后，對(duì)兩組完整數(shù)據(jù)幀進(jìn)行判斷，如某一路通道接收的數(shù)據(jù)幀符合通訊規(guī)約的數(shù)據(jù)格式，則判斷此通道數(shù)據(jù)為正確數(shù)據(jù)。

步驟5、若uart接收的數(shù)據(jù)為正確數(shù)據(jù)，通訊線纜的ab極性連接正常，cpu將處理后的應(yīng)答數(shù)據(jù)通過uart直接發(fā)送出去；若tpm傳送通道傳送的數(shù)據(jù)為正確數(shù)據(jù)，通訊線纜的ab極性為反向連接，則cpu首先啟動(dòng)uart的數(shù)據(jù)發(fā)送反轉(zhuǎn)功能，然后將處理后的應(yīng)答數(shù)據(jù)通過uart反轉(zhuǎn)后發(fā)送出去。

所述步驟3中，cpu控制uart開始接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)的具體過程包括：uart隨時(shí)檢測(cè)通訊信號(hào)的起始位，即邏輯“0”信號(hào)，在檢測(cè)到此信號(hào)標(biāo)志后開始接收后續(xù)數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位，并通過cpu將接收的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到相應(yīng)的寄存器中，如此反復(fù)，直至一幀完整數(shù)據(jù)接收完成。cpu通過tpm引腳開始接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)和存儲(chǔ)處理的具體過程包括：首先，設(shè)置兩路tpm通道分別為tpm1和tpm2，tpm1為輸入捕捉模式，tpm2為輸出比較模式；接著，cpu通過tpm通道接收數(shù)據(jù)時(shí)，tpm1隨時(shí)檢測(cè)通訊信號(hào)的起始位，即邏輯“1”信號(hào)，在檢測(cè)到此信號(hào)標(biāo)志后啟動(dòng)tpm2，cpu通過tpm2以字符傳輸周期進(jìn)行采樣，得到d0~d7數(shù)據(jù)位，進(jìn)行移位和反轉(zhuǎn)后存儲(chǔ)到寄存器中；然后，cpu繼續(xù)相應(yīng)的奇偶校驗(yàn)位、停止位的接收和反轉(zhuǎn)，并存儲(chǔ)到相應(yīng)寄存器中，如此反復(fù)，直至一幀完整數(shù)據(jù)接收完成。

一種智能電能表，包括智能電能表本體，還包括具有輸入捕捉和輸出比較模式的定時(shí)器/脈寬調(diào)制模塊以及具有發(fā)送數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)功能的通用異步收發(fā)器；定時(shí)器/脈寬調(diào)制模塊和通用異步收發(fā)器分別與智能電能表本體內(nèi)的cpu信號(hào)連接，智能電能表本體的數(shù)據(jù)接收線同時(shí)與通用異步收發(fā)器的接收數(shù)據(jù)引腳和定時(shí)器/脈寬調(diào)制模塊的引腳相連接，智能電能表本體的數(shù)據(jù)發(fā)送線與通用異步收發(fā)器的發(fā)送數(shù)據(jù)引腳相連。

本發(fā)明所述的智能電能表及其rs-485通信ab極性自適應(yīng)通訊方法的有益效果包括：

1、實(shí)現(xiàn)了智能電能表rs-485通訊過程的無極性、自適應(yīng)通訊，方便了施工過程；

2、允許在線路中不分極性地隨意接線，減少了電網(wǎng)的調(diào)試時(shí)間；

3、電網(wǎng)建設(shè)效率明顯提高，現(xiàn)場(chǎng)施工與維護(hù)方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述智能電能表的結(jié)構(gòu)示意框圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明所述智能電能表的rs-485通信ab極性自適應(yīng)通訊方法作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，具體步驟包括：

步驟1、在智能電能表本體內(nèi)部的cpu上設(shè)置具有輸入捕捉和輸出比較模式的定時(shí)器/脈寬調(diào)制模塊(tpm)以及具有發(fā)送數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)功能的通用異步收發(fā)器(uart)。

其中，tpm作為定時(shí)器具有時(shí)鐘控制功能，同時(shí)，其還是一個(gè)數(shù)據(jù)傳送通道，為cpu內(nèi)直接接收和處理傳送數(shù)據(jù)提供保障。當(dāng)然，tpm和uart除可以通過信號(hào)連接在cpu外，也可直接嵌入在cpu內(nèi)。

步驟2、將智能電能表本體的數(shù)據(jù)接收線同時(shí)與uart接收數(shù)據(jù)引腳和tpm引腳相連接，設(shè)置tpm的輸入捕捉功能為上升沿捕捉；智能電能表本體的數(shù)據(jù)發(fā)送線與uart發(fā)送數(shù)據(jù)引腳相連。

由于uart采用邏輯‘0’為數(shù)據(jù)接收的起始判斷，與設(shè)置的tpm采用上升沿進(jìn)行輸入信號(hào)捕捉形成互補(bǔ)，使得無論在何種連接狀態(tài)下，都有接收數(shù)據(jù)被正確接收，避免了通訊線纜ab極性反接狀態(tài)下通訊失敗的問題。同時(shí)，為保證傳送數(shù)據(jù)的雙通道進(jìn)行，智能電能表本體的數(shù)據(jù)接收線同時(shí)與uart接收數(shù)據(jù)引腳和tpm引腳相連接。

步驟3、當(dāng)rs-485信號(hào)到來時(shí)，cpu控制uart開始接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)，cpu也通過tpm引腳開始接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)和存儲(chǔ)處理，tpm被設(shè)置了tpm1和tpm2兩路通道，tpm1為輸入捕捉模式，tpm2為輸出比較模式。

此過程中，無論信號(hào)線纜是正接還是反接，當(dāng)有數(shù)據(jù)需要接收時(shí)，cpu控制下的uart會(huì)隨時(shí)檢測(cè)通訊信號(hào)的起始位，即邏輯“0”信號(hào)，在檢測(cè)到此信號(hào)標(biāo)志后開始接收后續(xù)數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位，并通過cpu將接收的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到相應(yīng)的寄存器中，如此反復(fù)，直至一幀完整數(shù)據(jù)接收完成。而同時(shí)，tpm1隨時(shí)檢測(cè)通訊信號(hào)的起始位，即邏輯“1”信號(hào)，在檢測(cè)到此信號(hào)標(biāo)志后啟動(dòng)tpm2，cpu通過tpm2以字符傳輸周期進(jìn)行采樣，得到d0~d7數(shù)據(jù)位，進(jìn)行移位和反轉(zhuǎn)后存儲(chǔ)到寄存器中；然后，cpu繼續(xù)相應(yīng)的奇偶校驗(yàn)位、停止位的接收和反轉(zhuǎn)，并存儲(chǔ)到相應(yīng)寄存器中，如此反復(fù)，直至一幀完整數(shù)據(jù)接收完成。

步驟4、cpu對(duì)同時(shí)接收的兩組數(shù)據(jù)處理完后，對(duì)兩組完整數(shù)據(jù)幀進(jìn)行判斷，如某一路通道接收的數(shù)據(jù)幀符合通訊規(guī)約的數(shù)據(jù)格式，則判斷此通道數(shù)據(jù)為正確數(shù)據(jù)。

如在線纜正接狀態(tài)下，cpu控制下的uart在檢測(cè)到通訊信號(hào)的起始位為邏輯“0”時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)的接收，其接收的數(shù)據(jù)符合通訊規(guī)約的數(shù)據(jù)格式，cpu判斷其通道數(shù)據(jù)為正確數(shù)據(jù)。而cpu通過tpm接收到的數(shù)據(jù)則肯定不能滿足通訊規(guī)約的數(shù)據(jù)格式，則判斷為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)不會(huì)被采用。

如在線纜反接狀態(tài)下，cpu控制下的uart在檢測(cè)到通訊信號(hào)的起始位為邏輯“0”時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)的接收，其接收的數(shù)據(jù)則不會(huì)符合通訊規(guī)約的數(shù)據(jù)格式，cpu判斷其通道數(shù)據(jù)為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。而tpm1在檢測(cè)到通訊信號(hào)的起始位為邏輯“1”時(shí)，則cpu通過tpm2接收到的數(shù)據(jù)則能滿足通訊規(guī)約的數(shù)據(jù)格式，其通道數(shù)據(jù)為正確數(shù)據(jù)。

步驟5、若uart接收的數(shù)據(jù)為正確數(shù)據(jù)，通訊線纜的ab極性被判定為連接正常，cpu將上述步驟3中處理后的應(yīng)答數(shù)據(jù)通過uart直接發(fā)送出去；若tpm通道傳送的數(shù)據(jù)為正確數(shù)據(jù)，通訊線纜的ab極性被判定為反向連接，則cpu首先啟動(dòng)uart的數(shù)據(jù)發(fā)送反轉(zhuǎn)功能，然后將上述步驟3中處理后的應(yīng)答數(shù)據(jù)通過uart反轉(zhuǎn)后發(fā)送出去，完成智能電能表rs-485通信ab極性無論正接或反接狀態(tài)下的通訊過程正常進(jìn)行。

下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明所述的智能電能表做進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

本發(fā)明所述的基于rs-485通信ab極性自適應(yīng)通訊方法的智能電能表，包括智能電能表本體、具有輸入捕捉和輸出比較模式的定時(shí)器/脈寬調(diào)制模塊(tpm)、以及具有發(fā)送數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)功能的通用異步收發(fā)器(uart)。其中，tpm和uart分別與智能電能表本體內(nèi)的cpu信號(hào)連接，智能電能表本體的數(shù)據(jù)接收線同時(shí)與uart的接收數(shù)據(jù)引腳和tpm的引腳相連接，智能電能表本體的數(shù)據(jù)發(fā)送線與uart的發(fā)送數(shù)據(jù)引腳相連。

在cpu的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制下，cpu除通過tpm形成的傳送通道進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)接收外，還通過控制uart同時(shí)進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)的接收，從而形成兩個(gè)通道下的傳送數(shù)據(jù)同時(shí)接收過程。由于uart和tpm采用相反的起始位觸發(fā)接收規(guī)則，所以，無論何種連接狀態(tài)，兩個(gè)通道都可同時(shí)接收傳送數(shù)據(jù)，最后，cpu對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)通訊規(guī)約的判斷后，確定出正確的傳送通道和傳送數(shù)據(jù)，cpu對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將應(yīng)答數(shù)據(jù)經(jīng)uart的發(fā)送數(shù)據(jù)引腳傳送出去，完成智能電能表的rs-485通信無極性、自適應(yīng)數(shù)據(jù)接收和發(fā)送過程。