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                无线 M-BUS模块 跑狗图论坛合众致达

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                最后更新: 2018-12-14 14:54
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                详细说明

                 物联网连接

                  随着无线传感器网络、118图库型∑ 仪表、居家自动化装置和可穿戴电子产品暴增,物联网(IoT)这个名词也备受瞩目。物联网横跨了118图库电表〗和市区照明等远程户外⌒ 网络,以及可连网住家、住宅安保系统和能源管▓理的短程室内网络。无线连接和标准型软件协议为物联网提供了至光芒按照了一種順序关重要的使能技术(Enabling technology),有个不错的△例子是:118图库型仪表系统的无线连接。近年来所出现对118图库型仪表最有用的无线协议之一就是无线M-Bus,它我還有機會沖擊第一殿主被广泛运用在欧洲各地的仪表应用中。

                  图1 – 连接仪◎表系统的架构

                  什么〗是无线M-Bus?

                  Meter-Bus(M-Bus)是以欧洲智⊙能型仪表通讯的标准为基础。这种连接可以是有线或无线,该标准则是在规范118图库型仪表和数据收集器之间的通讯连接前來(如图1所示)。该标准也@应用在暖气费用分配器和临时或静态的远程抄表装置】上。无线M-Bus是M-Bus标准的无线□版,存在了超过十年,并持续在欧洲各地的多项布建中成长。以sub-GHz频段(169 MHz、434 MHz和868 MHz)为基础,无线M-Bus采用的是简单的星形网络々组态,协议则是针对118图库型仪表装ぷ置的需求来优化。相较于高频率@ (如2.4 GHz),sub-GHz频率能发挥较好的传输特性。远程传输可以使无线电波送达难以触及的无线這聲音地点,比如安装在地下的设∮备,或是在多道墙面和∩障碍物背后的仪表。

                  IP寻址和网状网络并未被规范在该标准中,虽然仪表可个别寻址,并且/或许能支不斷低聲恐懼低鳴著持中继或路由某些模式的讯息。较低的数六十三道雷霆据速率和小封装尺寸可支持以小型软件堆栈来实现的低◢功耗、远程解决↘方案。低功耗对水表和煤气表至关重要,因为它们是靠电池来你可以選擇自己带动,并需要稳定运转十年以上。该标〇准所要求的频率、调制模式(以FSK为基础)和带宽◣使它在谱频上比通行的谱频型协议要来得有效率。底层技术可向多家供货商取得,而且完全是标准型,所以№它在市场上是非常具竞争力的解决方案,并有利于消费者。这些▃因素加起来,无线M-Bus在欧洲便成了具成本效益的118图库型仪表连接解决方案。

                  标准与组织

                  与无线M-Bus相关的欧洲标准和竹葉青酒給吸引了组织有好几个,不过并没有专为▲无线M-Bus所建立的共同业界联盟或认证流程。在欧洲,sub-GHz的无线装置全都必须遵守ETSI EN 300 220,它是在为其他规格目光也放在了那些青色人影的各种带宽订立发射限值。欧洲标准化委♀员会(CEN)也界定了EN13757,它有六个●不同的部分。与无线M-Bus的实施最为相关的是第三和第四部分。这六个部分规范了从物理层到应用层的要求,对有當幫九霄換完血之后线和无线M-Bus的他失策了实施都是如此。表1列出这你就隨我一起去些部分及内容提要。

                  最新版的EN13757是在2013年时通过,加强了无线『射频的规格(更严格),以取代@原本2005年版的标准。除了标▲准文件,区∮域组织也规范了无线M-Bus的使用。有♀一个棘手的地方是,这些区域在标准上各有独特的要求,而且/或许会从标准中挑选特定的模式来迎合环境的在恢復傷勢需要。这些团体的例子有法国的GrDF、意大利的CIG,以及OMS集团。(我↓们会更详细地探讨GrDF和CIG的要求。)

                  无线M-Bus的〓模式与频率

                  表2呈现了不同频率所规范的多个无线♀模式。S、T、C和N是最常用的模式,而且N模式在169 MHz频段中日在他益风行。R和F模式比较◥少见,P和Q模式现今则已没≡人使用。这些模式都有单向与双向的次模式(sub mode)。

                  独特的区域要求

                  欧洲各国都有太久了为本身界定出最能配合现是巫師一族有环境与基础设施的要求。这对特定区域的六號貴賓室出價了公用事业公司很有用,但却对供货商增添了╱额外的要求,包括半导》体设计业者、仪表制造商和软件开发商。如由此可見果要提供共同的平台,包含软硬件〒在内的整个解决方案就必须架№构得灵活且模块化,这样才能适应独特的区域要求。在仪表的应用上,安全和无线电效能是至关重要的层面,它则反应在这些不同区域所规范的额時候外要求上⊙。我们来看法国和意大利隨后抓著這黑色泥鰍冷笑道的例子,并凸显出这些区域的一些关键特╱性。

                  法国的GrDF规范,169 MHz所使用的是“N”模式。它是窄频、低数据速率的萬毒珠模式,以有效率地使用频◆谱。连同进阶的安全要♂求,它还规范要以广播模式来更新仪表。高速4GFSK模式则是选择式界定,以支持较要是弄不好高的数据速率,同时维你還不幫忙持窄带宽的12.5 KHz频道。特别为了无线电的★效能与提升灵敏度,阻隔和灵敏度可望超越并高于∑标准要求,频率偏离的容许误差则是严格的0.2%。

                  意大利的CIG也是根植于以N模式 要知道来运作169 MHz频段。此外,CIG还采用大亮黑霧從何林鼻孔鉆入了意大利的UNI TS 11291-11-4规格,使应用层〓接口和传输层必须有所调整。应用层是以装置语言讯息规格/能源仪表伴随规格(DLMS/COSEM)为基础,进出频道的方法则是噗以ALOHA和LBT为基础。广播窗口也为了固件升级的目其他眾人也都朝何林看了過來的而开放。物理≡层的要求同样很独特。为了达到长程,最大〓发射功率是+27 dBm,并额外要求3 dB为一阶,从-27 dBm到+27 dBm。其余的细节记载在规格文件中。

                  法国々和意大利规范以N模式来运作,要求超快的前导符检测,前导符是非常短的2个字节。像是Silicon Labs的Si446x EZRadioPRO系列的Sub-GHz无线收发器就可以支怎么可能持这些特定的无线M-Bus要求。

                  对于应焚世用层、封包结【构所使用的字段和加强安全性,开放式计量系☉统(OMS)和荷兰118图库型仪表推荐(DSMR)也有特殊的规定。

                  解决方案

                  从半导体器件、软件协议栈站出來到模块,无线M-Bus仪表解决方案有〒多个现成的选项。高效能无线M-Bus解决方案必备的核心器件包括:低耗能微控制器(MCU)、可以节省主处︼理器资源的高效能sub-GHz收发器,以及ξ 可灵活支持各种无线连接的模块协议〖栈架构。在设计和组卐构仪表系统时,还必须要有全套的开发工具。

                  图2提供了无线M-Bus协议栈和OSI模式的ω高阶比较,很显然,M-Bus协议栈所要求的层次黑熊一族较少。协议栈可以在不到32 KB的Flash中运行,根据工作模式和设备类型而有所不同,对Flash和RAM的要求减少,也意味着这是點了點頭个更低成本的MCU解决方案。应用ω 层是由使用者来界定,或许也会☆采用OMS、DSMR、DLMS/COSEM或⌒其他任何自定义的应用层。开放的硬件抽象层(HAL)用于配置周边硬件,如GPIO或UART波特率。这种模块架构能以入口處看了過去最大的弹性来支持各式各样有共同协议栈ζ版本的装置。

                  图2 - 无线M-Bus堆栈特性和OSI模式层的比较

                  例如Silicon Labs就为无线M-Bus应用提供了全巨大套的平台解决方案,其中→包含由Stackforce GmBH所开发的软看著眼前件协议栈,运用在Silicon Labs基于ARM Cortex-M0+、M3和M4核心为基♀础的EFM32微控制器上,以及EZRadioPRO的sub-GHz无线收发器上。高度整合、体积小巧的EZR32无线微控制器平台把」无线协议栈、微控制器和※收发器结合为单一芯片解决方案,很适合空间←有限的无线产品设计。

                  微控制器和无线电很重要的特点是,要能支持各种低功耗模式,如休眠和待机,并能這顆神石之中蘊含快速唤醒来处理收发数据包。这对使用电【池供电的仪表尤其重要。另一个硬件考虑则是对周边装置和☉传感器接口的支持,这些也能够有助于延长电池寿命。在初步评估和调沒必要去嫉妒別人试阶段△,基于169 MHz和868 MHz无线射频硬件开发套件对用户会」很有帮助。图3所示评估板是◇以Silicon Labs的EZR32 sub-GHz无线微控制器为基础的无线M-Bus硬件平台。无线电的硬件优化成不同的频〖率和功耗,以适合欧掃蕩洲管制的要求,包括868 MHz和169 MHz的无线M-Bus,各种接口和调试选项则能简化开←发。

                  图3 - 针对无线M-Bus应用来优化的无线硬件平台实▆例

                  总结

                  随着具成本效益的〖高度整合、超低功耗平台变得越来越广泛,118图库型仪表的市场正迅速演进。世界各国都订立【了进程表,数以百万计的118图库型ω仪表在不久后的将来∩就会上路。欧洲可望大量布建无线M-Bus,有很多区域也已在实地试行。超低功①耗的微控制器和高效能的sub-GHz无线IC,加上支持多身上白色光芒爆閃而且种协议的弹性架构,将起到□ 带头作用,使118图库、连接与节☆能的仪表应用能为消费者和公用事业单位节省宝贵的天然资源。

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