基于M-Bus的智能水表数据采集器的设计

吴海峰， 李德敏， 邹 剑

（东华大学 信息科学与技术学院，上海 201620）

0 引言

M-Bus是一种专门用于公共事业仪表的总线结构。在欧洲，户用仪表总线的通讯方式以M-Bus为主，目前国内诸多大型水电气热表企业已采用M-Bus总线通讯技术。M-Bus总线的提出满足了公用事业仪表的组网和远程抄表的需要，同时它还可以满足远程供电或电池供电系统的特殊要求。并且，其串行通信方式的总线型拓扑结构非常适合公用事业仪表的可靠、低成本的组网要求，可以在几公里的距离上连接几百个从设备[1]。M-Bus仪表总线的应用前景广泛，但是，目前市场上可用的主机芯片很少，而且价格不菲，不利于M-Bus的推广。为解决以上问题，本文设计了基于M-Bus总线的智能水表数据采集器。新设计的集中器成本低，稳定性较好，对于小型企业而言，具有很好的经济价值。

1 M-Bus的通信协议

M-Bus是一个主从层次化的系统，由一个主设备、若干从设备和2根连接线缆组成，主设备引出2根M-Bus总线，所有从设备都挂接在总线上，由主设备控制所有从设备和上位机之间的通信。M-Bus主从结构如图1所示。

图1 M-Bus层次化结构

M-Bus通信协议规定：M-Bus主机发送电路通过控制总线电压变化向从机发送信息，而从机通过自身的电流消耗向主机反馈信息。当总线通信时，存在2种情况，即主机分别处于发送状态和接收状态。在主机向从机发送相关命令时，具体的电压变化如下：传送逻辑“1”时对应的电压为34 V，传送逻辑“0”时对应的电压为24 V；在主机接收从机数据时，具体的总线电流变化如下：传逻辑“1”用0～1.5 mA的恒定电流表示，传逻辑“0”则需在0～1.5 mA的基础上再增加约11～20 mA 的电流。……