1.导言
现在我国遍及选用户用计量外表即水表、电表、燃气表、热表（四表）设备在用户室内, 抄表人员走家串户，手艺抄表收集数据，然后结算的计量收费方法。为了有用处理入户抄表收费存在的许多坏处, 我国从90年代初开端研发全电子式电能表,并且取得了必定的效果。现在已研发出多种长途抄表体系，常用的有用根据电力线载波的抄表体系，根据RS-485总线的抄表体系等。
根据电力线载波的抄表体系，减少了体系因为布线带来的本钱，可是因为信号和强电在同一根线上传输，传输进程中不可避免地存在强电场的搅扰，信号的牢靠性受到影响，并且跟着传输间隔的增大，信号的衰减较快，影响了抄表数据的牢靠性；根据RS-485的抄表体系是较为抱负的一种长途抄表体系，它选用的是主从式的通讯方法，任何时候只允许一个节点向网络发送数据，所以RS-485多选用主从结构的指令型通讯方法来避免数据通讯毛病，数据通讯时有必要由主节点接纳到办理主机的指令，然后由主节点向各个从节点传达指令，从节点的数据顺次送至主节点，最终再由主节点将各从节点的数据发送至办理主机。从数据通讯进程可以看出，假如主节点呈现毛病，则整个体系会堕入瘫痪状况。别的，跟着居民区的用户的不断扩大，要求抄表体系现场数据通讯间隔也随之添加，因为选用485总线在9600bps下能到达的最远传输间隔小于1200米，因此需求添加一个或多个中继以完结数据的较远发送和接纳。因为485为半双工通讯，中继器在工作中有必要判别网络数据流向，所以中继器的结构杂乱，导致添加了体系本钱，下降了体系的牢靠性。
CAN（Controller Area Network）是操控器局域网的简称它是德国Bosch公司在1986年开发的一种串行数据通讯总线。CAN网络上的节点不分主从，任一节点均可在恣意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，通讯方法灵敏，使用这一特色可方便地构成多机备份体系，CAN选用非损坏性总线裁定技能，当多个节点一起向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出，而最高优先级的节点可不受影响地持续传输数据，然后节省了总线抵触的裁定时刻。
针对它们各自的特色,咱们选用契合国际标准ISO 11898的CAN总线技能和现在外表和主动化设备常用的RS-485总线构成双层网络结构，这种网络结构有用地处理了体系的建造本钱高、数据办理困难、牢靠性不高以及可扩展功用差等问题。
2.体系的总体规划结构
本体系选用双层网络的构架，见图1。
现在我国四表遍及设备在户内,工作环境不算恶劣，所以本体系低层网络选用 RS-485总线。它具有结构简略、本钱低价、对布线要求不高的特色；并且RS-485总线在9600bps下最远传输间隔可以到达1200米,彻底可以完结一栋楼家用操控器与会集操控器长途通讯的间隔需求；再加上它们之间的通讯数据量小,数据结构简略，所以RS-485总线可以牢靠地完结低层数据收集的需求。高层网络选用兼容功用好、牢靠功用高、数据传输速度快、传输间隔远(在5000bps时传输间隔10km)的CAN总线。CAN总线选用短帧结构,传输时刻短,受搅扰概率低；有CRC校验和犯错标定才能；并且具有毛病节点主动脱离CAN总线等功用，特别合适所在环境恶劣，数据交换较频频的会集操控器与办理中心计算机之间的通讯。
体系由家用操控器、会集操控器、办理中心主机组成二级分布式监控式体系。家用操控器以单片机为中心,能接纳耗能表(四表)送出的脉冲信号,并且进行计数、数据处理、保存数据、发送用户信息和显现用户状况信息等功用,为了进步牢靠性，配有独立的备用电源供电。会集操控器可对必定数量的家用操控器进行会集办理,将各家用操控器收集到的数据传送至办理中心,一起为了确保用户信息的安全，将收集到的数据进行备份处理，相同它也有备用电源可在停电时持续给操控器供电。一般情况下,一栋楼装备一个会集操控器。小区办理中心主机经过运转长途抄表办理软件来处理下位机传送来的数据信息,例如进行计算、交费办理、报表、网络事端报警等操作。为了下降体系的规划本钱，RS-485与CAN皆选用价格低价的双绞线衔接。
3. CAN总线的通讯协议
3.1 CAN总线上的电平
CAN总线具有两种逻辑状况：隐性或显性。在隐性状况下VCANL和VCANH被固定于均匀电压电平，Vdiff近似为零。显性状况以大于最小阈值的差分电压来表明。
显位（0）：VCANH 3.5V，VCANL 1.5V
隐位（1）：VCANH 2.5V，VCANL 2.5V
3.2 总线裁定
裁定期间,每个进行发送的节点都将其发送的位电平与监控总线电平进行比较,任何发送一个隐性位而监督到一个显性位电平的节点当即变成接纳器,而不损坏总线上的任何信息,比及总线闲暇时,再从头发送报文。报文标识符的二进制数值越低,其优先级越高。
3.3 CAN总线的报文格局
CAN技能规范界说了CAN报文格局。CAN界说了四种不同的帧，数据帧、长途帧、犯错帧、超载帧。
数据帧的组成格局见图2。
帧开端：1个显位，标志帧的开端。
裁定场：由标志符和长途发送恳求位（RTR）组成。
操控场：数据长度码和两个保存位。
数据场：包含0 ~8个字节，每个字节8位。
CRC：CRC序列与CRC界定符。
应对场（ACK）：应对空隙与应对界定符。
长途帧的组成格局和数据帧相似包含帧开端、裁定场、操控场、CRC和应对场，与数据帧相反，长途帧的RTR位是隐位，长途帧不存在数据场。
犯错帧由两个不同的场组成，第一个场由来自各站的过错标志叠加得到，第二个场是犯错界定符。
超载帧包含两个位场,超载标志和超载界定符。
帧间空间包含间歇场和总线闲暇场。
4. 会集抄表器的硬件规划
4.1会集抄表器的硬件规划
因为底层选用的是RS-485,而网络上层选用的是CAN总线协议，这就要求会集抄表器不光具有数据收集、数据备份，并且应该具有协议转化的网桥功用。CAN与RS-485总线转化网桥的规划原理图见图3。
