基于ARM的嵌入式网络电能计量系统的研究

摘要

基于ARM的嵌入式网络电能计量系统的研究电力电子与电力传动专业随着市场经济的不断发展，人们生活水平的日益提高，用电量也持续上升。电能的计量是否公平、公正已成为人们十分关心的问题。作为电能量的计量工具电能表已成为各行各业用电不可缺少且非常重要的仪表。由于传统的电能表有计量不精确、人工抄表费时费力、统计繁琐等缺点，因此，研究开发高精度、低功耗、网络化、智能化的电能表是明显的趋势。 嵌入式系统技术是近几年电子产品设计领域最为热门的技术之一，目前已广泛应用于工业控制、智能交通、信息家电、公共服务等领域。嵌入式系统正对人类的后PC时代产生着深远的影响。 本文针对传统的机电式电能表的缺点和不足，结合当前的嵌入式系统技术和网络技术，研究并设计了一套基于ARM处理器、CAN总线和以太网传输的嵌入式网络电能表系统。此系统主要由网络中继模块和电能量采集终端两部分组成。网络中继模块硬件采用了PHILIPS的LPC2290作为中央处理器。LPC2290是一款16/32位RISC微处理器，采用ARM公司的ARM7TDMI-S内核，提供了两路CAN总线和其它一些片上通用外设接口。采用L2C2290处理器，不但降低了整个系统的设计成本，而且也大大减少了额外的接口电路。网络中继模块软件是通过μCLinux操作系统内嵌的BOA实现嵌入式WEB服务器，并应用CGI接口程序完成了动态网页程序的编制。电能量采集终端采用专用电能芯片、单片机和CAN控制器实现。网络中继模块和电能量采集终端之间通过CAN总线进行通信，保证了信息的可靠性。当客户端通过网络浏览器访问WEB服务器时，CGI程序就将电能量采集终端所采集的电能量数据上传给客户端，实现网络自动抄表。

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声明

1绪论

1.1电能计量系统概述

1.2嵌入式网络电能计量系统研究的目的和意义

1.3电能计量系统研究现状和发展趋势

1.4嵌入式系统简介

1.5本论文研究工作及实现目标

2嵌入式网络中继模块的构建

2.1嵌入式ARM硬件平台

2.2 ARM CPU嵌入式操作系统的选择

2.3 μCLinux操作系统介绍

2.4移植μCLinux到ARM硬件平台

2.5本章小结

3 CAN总线及电能量采集终端设计

3.1 CAN总线概述

3.2 CAN总线控制器SJA1000和收发器PCA82C250简介

3.3专用电能芯片CS5460A介绍

3.4电能量采集终端电路设计

3.5本章小节

4嵌入式μCLinux操作系统下的CAN驱动程序设计

4.1 μCLinux设备驱动程序概述

4.2 CAN驱动程序设计

4.3本章小结

5嵌入式WEB服务器实现

5.1构建μCLinux下的BOA服务器

5.2网关接口CGI介绍

5.3基于CGI的动态WEB页设计

5.4本章小结

6总结及展望

参考文献

附录

作者在读期间科研成果简介

致谢