引言

有线M-Bus是专为家用仪表数据传输而设计的总线制系统，它是一个层次化的系统，由主设备、若干从设备和一对连接线组成。有线M-Bus的提出满足了公用事业仪表组网和远程抄表的需要，同时可以满足远程供电需求，在智能小区的自动抄表系统中有广泛应用。可是有线M-Bus系统在网络布线施工过程中往往需要破墙掘地，破坏周围的环境。因此无线应用给它在竞争中带来优势，易于安装和维护，不会对周围环境造成影响。无线M-Bus是专门用于水表、气表、热能表、电表和数据集中器之间的数据无线传输的一个通信标准，它正广泛被欧洲市场所接受。

现在大多数仪表都是用电池进行供电的，因此对于低功耗的要求比较高。为了延长电池的使用寿命，本文选用低功耗芯片Si1000组建一个无线M-Bus通信系统，并对Si1000的低功耗性能问题及在软硬件上的实现进行了分析。

1 无线M-Bus

无线M-Bus标准规定了仪表和集中器之间的通信。图1给出了一个简单的无线M-Bus通信系统，其中集中器作为主节点，仪表作为从节点。

主节点和从节点之间的通信，定义了3种不同的通信模式：

①S-mode静止模式。S1-mode是从仪表到其他系统单元的单向通信；S1m-mode如同S1，但是数据采集装置不能进入低功耗模式；S2-mode是仪表和其他系统单元之间的双向通信。

②T-mode频繁传送模式。T1-mode是从仪表到其他系统单元的单向通信；T2-mode是仪表和其他系统单元之间的双向通信。

③R-mode是频繁接收模式。R2-mode是仪表和其他系统单元之间的双向通信。

当仪表能够和集中器直接进行通信时，其他系统单元就是图1中的集中器。可是在实际应用中，从节点仪表有时不能直接与主节点集中器进行通信，那么就需要路由节点来转接它们之间的数据，此时的系统单元就是高性能网关。

2 无线M-Bus收发系统设计

2．1 无线M-Bus收发系统原理

仪表抄读无线收发系统原理框图如图2所示。无线数据的收发由无线微控制器Si1000实现。主节点Si1000内部的发送模块将数据进行编码处理，以特定的格式经天线发送给接收模块。从节点Si1000内部的接收模块接收到有效数据后，Si1000内部的微处理器通过扩展接口读取外部仪表的数据，并进行相应的调整、转换处理后通过射频发送给主节点。主节点通过GPRS与集抄中心进行通信。

由于采用的是无线微控制器，主／从节点发送／接收模块不需要使用传统的MCU+RF模块的设计方式，只需要一片Si1000就可以完成射频通信。

2．2 射频部分

Si1000作为Si10xx系列的成员之一，在极精简的5 mm×7 mm封装中结合了8051内核、工作频段为240～960 MHz高穿透力的EZRadioPRO RF收发器、64 KB的Flash和10位ADC。Si1000系列提供优越的RF性能，具有最高输出功率、接收灵敏度以及最低功耗的唤醒转换等特性。该无线微控制器在工作模式下有最低的电流消耗(160μ／MHz)，在休眠模式下，以内部低频振荡器(LFO)作为频率源的RTC工作时，消耗电流低至315nA。在深度休眠模式下，仅需25 nA工作电流，且不会丢失RAM数据。图3给出了射频部分硬件原理图。