基于ARM的智能电表系统设计与实现

摘要

电能表是我国应用最广泛的仪表之一，然而随着智能电网的改造政策和能源计量管理水平的不断提高，对电能表的功能要求越来越高。不仅需要对电网参数进行精确的测量，而且能够对电能质量进行系统的分析和对用电状态进行实时监控。以简单的8位单片机为控制核心的电子式电能表，由于数据宽带及数据处理速度的瓶颈，已难以满足智能电网不断发展的要求，开发基于高性能处理器和嵌入式系统相结合的智能电表已成为国内外的研究热点。本文针对智能电网监控，设计了一种新型的基于ARM的智能电表系统并完成相关实验，具体内容如下：
　　本文设计的智能电表系统主要划分为三个部分：智能电表系统的硬件设计；嵌入式Linux操作系统的开发与移植；智能电表系统的软件设计。系统选用主流的 ARM微处理器S3C2440作为系统主控制器，ADE7758芯片作为系统核心计量芯片，并根据需要给出了具体的硬件电路设计，包括：A RM系统硬件、互感器电路、信号调理电路、继电器驱动电路、以及电参数计量电路设计。
　　设计了嵌入式系统。采用基于2.6内核版本的嵌入式ARM-Linux，完成基于ARM9的嵌入式Linux系统移植开发。具体包括：搭建开发平台，建立嵌入式交叉编译环境；在分析嵌入式系统引导加载程序Bootloader的基础上，修改U-Boot源码并进行U-Boot的编译和移植；理解嵌入式 Linux系统的内核架构和启动流程，完成了针对本系统的内核源码修改、编译及其移植；同时根据应用需求，选择 YAAFFS2文件系统作为根文件系统，给出根文件系统实现过程。
　　针对智能电表系统特点，进行了系统软件设计，完成了设备驱动开发、嵌入式网络控制系统Boa服务器的构建及系统应用开发。经实验，该智能电表系统在保证现场数据准确测量和实时显示的基础上，实现了远程测控和通讯。系统稳定性较高、性价比较好，具有广泛的应用价值。

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第1章 绪论

1. 1课题研究背景、来源和意义

1. 2电能表的国内外现状及发展趋势

1. 3本文主要工作

第2章 智能电表系统总体方案设计

2. 1 智能电表系统的功能需求

2. 2 系统的总体设计

2. 3 本章小结

第3章 智能电表系统硬件电路的设计与实现

3.1 ARM系统硬件设计

3. 2 继电器驱动电路设计

3. 3 信号采集与调理电路设计

3. 4电参数计量电路设计

3. 5 电磁兼容设计

3. 6硬件电路调试

3. 7本章小结

第4章 智能电表嵌入式Linux操作系统的开发与移植

4. 1 嵌入式操作系统特点及选择

4. 2 嵌入式开发平台的搭建

4.3 Bootlloader的移植

4. 4嵌入式Linux内核的移植

4. 5文件系统的移植

4. 6嵌入式系统Linux的安装与测试

4. 7本章小结

第5章 智能电表系统程序设计与实验

5. 1 智能电表主程序设计

5. 2嵌入式Linux驱动开发模式

5. 3 数据采集模块程序设计

5. 4 显示模块程序设计

5. 5基于Bo a/C GI的Web服务器的设计

5. 6系统实验结果与分析

5. 7本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士期间承担的科研任务及主要成果

致谢