具有WIFI通讯功能的电能表

摘要

本发明涉及一种具有WIFI通讯功能的电能表，该电能表通过WIFI无线通讯方式与上位机通讯以实现远程抄表。该电能表硬件包括：ARM处理器：通过NAND Flash控制器连接FLASH芯片，通过内存控制器与两片SDRAM连接；通过接口与WIFI无线网卡连接；通过GPIO与液晶显示屏、继电器相连；通过SPI与电能计量芯片输出端相连。电压互感器、电流互感器：输入端分别与外部电网相连。电能计量芯片：通过差分电压/电流输入管脚连接电压互感器、电流互感器输出端，通过SPI与ARM处理器相连。电源芯片：提供5V和3.3V的电源输出。继电器：输出端与外部电网的电压/电流输入端相连。液晶显示屏：通过GPIO连接ARM处理器。WIFI无线网卡：通过接口与ARM处理器互连。

主权项

一种具有WIFI通讯功能的电能表，该电能表硬件具体包括：ARM中央处理器、FLASH芯片、SDRAM、电源芯片、电能计量芯片、电压互感器、电流互感器、液晶显示屏、继电器及WIFI无线网卡，其中：ARM中央处理器，通过NAND Flash控制器连接FLASH芯片，通过内存控制器与两片SDRAM连接；通过接口与WIFI无线网卡连接；通过GPIO接口与液晶显示屏、继电器相连；通过SPI接口与电能计量芯片的输出端相连；WIFI无线网卡与ARM中央处理器互连；电能计量芯片，通过差分电压输入管脚和差分电流输入管脚分别连接该电压互感器、电流互感器的输出端，通过SPI接口与ARM中央处理器相连；电源芯片，5V电源输出端连接电能计量芯片和液晶显示屏的电源输入端；经LM1086转换成3.3V电源输出并且连接ARM中央处理器、FLASH芯片及两片SDRAM的电源输入端；继电器，其输出端与外部电网的电压/电流输入端相连；液晶显示屏，通过GPIO接口连接ARM中央处理器；电压互感器、电流互感器，各自的输入端分别与外部电网相连；其中，所述的ARM中央处理器为32位的S3C2440A；所述的电能计量芯片为CS5460A；其特征在于：电能表运行具体流程如下：a、硬件初始化和嵌入式Linux操作系统初始化：本电能表的硬件和嵌入式Linux操作系统初始化过程如下：电能表采用中央处理器S3C2440A的NAND Flash引导模式，该模式采用一种Stepping Stone的方式实现；在Linux操作系统启动时首先把NAND Flash首地址4K的代码拷贝到片内的Stepping Stone，该区域是被映射到0x0地址的SRAM中，然后在SRAM中运行这部分拷过来的代码，来完成电能表的启动；Stepping Stone只有4K，采用一种分阶段引导的策略，即：将启动过程分为阶段A和阶段B；阶段A包含硬件初始化代码，采用汇编语言实现；该阶段包括以下步骤：1)硬件初始化；2)完成对片外SDRAM的初始化，SDRAM即为阶段B运行所需的RAM空间；3)拷贝启动过程阶段B代码到SDRAM空间中；4)跳转到阶段B的C程序入口点；阶段B包括以下步骤：1)初始化本阶段要使用到的硬件设备；2)检测Linux操作系统内存映射；3)将内核映像从FLASH芯片上读到SDRAM中；4)为内核设置启动参数；5)调用内核；b、当未接到各种中断请求时，中央处理器S3C2440A循环执行喂看门狗程序、执行显示本月累计电量值的显示程序、判断是否更新时段、读电能计量芯片CS5460A的电流瞬时寄存器和电压瞬时寄存器的值以判断是否该过电流或过电压或欠压断电保护，完成以上功能后主程序随时准备接受外部中断；c、当接收到上位机通讯中断请求时，响应中断并调用WIFI通讯处理程序进行处理：如果是接收到抄表指令则将存储到FLASH芯片中的电量、本地MAC地址信息通过WIFI无线通讯模块发送给上位机；如果接收到上位机发送的实时电价参数调整指令则调用本地程序进行电价参数的调整；如果接收到上位机发送的限电/送电指令则调用程序通过GPIO接口控制继电器断电或送电；之后返回主程序；d、主程序等待采样结束时的中断；当电能计量芯片CS5460A的电能输出引脚和电能方向指示器引脚输出脉冲时，中断程序根据记忆在中央处理器S3C2440A时钟里的时段参数以及实时时钟的值来判断当前的时段类型，S3C2440A响应外部中断进行电量的累加，并将结果存放到外部扩展的FLASH芯片中，然后退出中断程序进入过程b。