M－Bus外表总线协议及其使用

文章具体介绍了M－Bus外表总线，包含总线结构、总线的通讯协议，及其在长途抄表中的使用。家用公共事业外表经过扩展M－Bus总线，使其具有与M－Bus外表总线通讯的功用，然后完成长途抄表。
关键词：　外表总线；使用；长途抄表

Meter－bus protocol　and its　application

SHENYu－ming，ZHENLan－han，GUANXiao－chun，WEIJie

（Shanghai　University　of　Technology，Shanghai200093，China）　　

Abstract：This paper presents the M－busincluding its configuration，bus communication protocol and itsapplication to remotely coping meters．The house－using public business meters havethe performance ofcommu－nication with the M－bus and realizethe remotely coppying meters by exanding the M－bus．
Key words：Meters bus；application；remotely coping meters

M－Bus是Paderborn大学的Dr．Horst Ziegler与TI公司的Deutschland GmbH和TechemGmbH一起提出的，专门用于公共事业外表的总线结构，称Meter－Bus，简称M－Bus。
M－Bus外表总线归于局域网（Local Area Net－work，简称LAN），是处于同一幢修建、同一大学或方圆几公里远地域内的专用网络，被用于衔接长途监控计算机和作业站、丈量外表等设备，以便资源共享和数据传输。
M－Bus外表总线具有LAN的3个基本特征：（1）规模，（2）传输技能，（3）拓扑结构。LAN具有星形、环形和总线形拓扑结构。M－Bus一般选用总线形拓扑结构。
M－Bus外表总线能够满意由电池供电或长途供电的计量外表的特殊要求。当计量外表收到数据发送恳求时，将当时丈量的数据传送到主站，（主站能够是手持单元、计算机或其它终端）。主站定时地读取某幢修建中装置的计量外表的数据。
一般来说，挂接在外表总线上的计量外表的数目可达数百个，数据传输间隔达数千米。在总线上传送的数据具有高度的完整性和快速性。

1　M－Bus总线的结构模型及特色　　
世界规范化安排（ISO）于1978年提出了OSI（Open SystemInterconnection，即开放系统互联）7层参阅模型。M－Bus总线协议以ISO－OSI参阅模型作为参阅，可是只选用了OSI 模型的物理层、数据链路层、网络层和使用层，如表1所示。外表总线结构原理如图1所示。

1）物理层
物理层的功用是供给一条“非结构位流”传送的物理通道，并为数据链路层供给树立、保护和免除物理衔接。物理层规则了主站与从站之间的物理接口的物理和电气特性，担任物理媒体上信息的接纳和发送。M－Bus的物理层选用M－Bus总线规范。
2）数据链路层
数据链路层的功用是在物理衔接的基础上树立、保护和免除数据衔接。数据链路层以帧为单位传输信息，在每帧信息中附加了许多协议操控信息（如同步信息、地址信息、纠错信息、应对信息等），以确保信息无差错传送。M－Bus的数据链路层选用IEC870规范。
3）使用层
使用层是直接面临用户的一层。主要功用包含读数据、写数据、密钥设定、播送校正，以及更改通讯速率等等。M－Bus的使用层选用EN1434—3规范。
M－Bus总线协议为主－从结构的半双工通讯方法，能够进行一主一从或一主多从的操作，从站均有各自的地址编码。选用0．5 mm2双绞线，衔接250个从站时，最远衔接间隔可到达380 m。选用1．5mm2双绞线，衔接64个从站时，最远衔接间隔可到达3 600 m。M－Bus总线结构由主站以及挂接在双绞线上的一系列从站组成，从站之间互相并联。

2　M－Bus外表总线协议　　
信息帧的操控由主站宣布，每帧由前导字节、帧开端符、外表类型、从站地址域、操控码、数据长度、数据域、帧信息纵向校验码及帧结束符等9个域组成，每个域由若干字节组成。帧的格局见图2。每字节含8位二进制码，传输时加上1个开端位（0）、1个奇偶校验位和1个中止位（1）共11位，其传输序列如图3所示。 D0是字节的最低位，D7是字节的最高位，先传低位后传高位。

（1）前导字节
由主站或从站发送的一切帧前面有一串规则数目的十六进制的字符“FE”，这些字符称为帧的前导字节。前导字节本质上是一种物理层的要求，常常用来使接纳器适应和同步，一般是2～4个字符。
（2）帧开端符
帧开端符68H，表明一帧信息的开端。
（3）外表类型
外表类型（T）是指参加通讯的从站归于哪种类型的计量外表，如表2所示。

（4）地址域
地址域由7个字节组成（A0A1A2A3A4A5A6），每个字节为2位BCD码格局。地址长度为14位十进制数。其间A6A5为厂商代码，低地址在前，高地址在后。当某一字节以AAH寻址时，疏忽该字节地址。当地址为AAAAAAAAAAAAAAH时，为播送地址。
（5）操控码
操控码的格局见图4。

其间：
D7：0—表明由主站宣布的操控帧；
1—表明由从站宣布的应对帧；
D6：0—表明从站正确应对；
1—表明从站对反常信息的应对；
D5～D0：操控码
000000：保存；
000100：读计量数据；
000101：读地址；
001000：播送校时；
001100：更改通讯速率；
010010：写机电同步数据；
010100：写时域；
010101：写阀门操控；
011010：设定密钥；
1XXXXX：厂商自定义。
（6）数据长度　　
数据长度字段包含一个表明字节数的整数，用十六进制表明，是数据长度字段和校验字段之间（不包含该两个字段）的数据字节的计数值。读数据时数据长度小于或等于64H。写数据时数据长度小于或等于32H，数据长度等于零表明无数据域。
（7）数据域（DATA）
数据传送时，发送方按字节进行加33H处理，接纳方按字节进行减33H处理。
（8）校验码（CS）
一个字节从帧开端符开端到校验码之前的一切各字节进行二进制算术累加，不计超越FFH的溢出值。

3　数据的传输　　
一切多字节数据域均先传送 低位字节，再传送高位字节。例如，传送数据域的值为12345678，其传输次第如图5所示。

每次通讯先由主站宣布指令帧，被挑选的从站依据指令帧的要求做出呼应。传输呼应的时序见图6、图7。数据通讯过程中，若接纳方检测到校验和奇偶校验或格局犯错，均抛弃该信息帧不予呼应。
图中Tbit＝1／波特率秒———二进制位传送时刻
Tbyte＝11Tbit———字节传送时刻
Td 1＝Tbyte———延迟时刻
Tframe＝帧字节数＊Tbyte———帧传输时刻　　
Tr＝50 ms＋30＊Tbyte———最长呼应时刻　　
Tfba＝实践帧字节长度＊Tbyte———实践帧传输时刻
Tb≤1Tbyte———字节间的中止时刻

4　M－Bus外表总线的使用
M－Bus总线的作业状况分为数据传输状况和闲暇作业方法两种。数据传输状况又分为主站至从站的数据传输和从站至主站的数据传输。
主站至从站的数据传输只允许一个主站衔接到户用外表总线。主站作业时应向总线供给电源。

5　小　结　
M－Bus外表总线是一种低成本的户用电子系统，能够完成公共事业外表的联网和长途抄表功用。公共事业外表包含户用电表、水表、热量表等计量外表。文章具体介绍了M－Bus外表总线，包含总线结构、总线的通讯协议，及其在长途抄表中的使用。家用公共事业外表经过扩展M－Bus总线，使其具有与M－Bus 外表总线通讯的功用，然后完成长途抄表。