AN451
تنفيذ برنامج M-BUS اللاسلكي

مقدمة

تصف ملاحظة التطبيق هذه تنفيذ معامل السيليكون لـ Wireless M-Bus باستخدام Silicon Labs C8051 MCU و EZRadioPRO®. Wireless M-bus هو معيار أوروبي لتطبيقات قراءة العدادات باستخدام نطاق تردد 868 ميجاهرتز.

طبقات المكدس

يستخدم ناقل M-Bus اللاسلكي نموذج IEC ثلاثي الطبقات ، وهو مجموعة فرعية من نموذج OSI المكون من 3 طبقات (انظر الشكل 7).

تم تعريف الطبقة المادية (PHY) في EN 13757-4. تحدد الطبقة المادية كيفية تشفير البتات وإرسالها ، وخصائص مودم التردد الراديوي (معدل الرقاقة ، التمهيد ، وكلمة التزامن) ، ومعلمات التردد اللاسلكي (التشكيل ، التردد المركزي ، وانحراف التردد).
يتم تنفيذ طبقة PHY باستخدام مجموعة من الأجهزة والبرامج الثابتة. يقوم EZRadioPRO بتنفيذ جميع وظائف التردد اللاسلكي والمودم. يتم استخدام EZRadioPRO في وضع FIFO مع معالج الحزمة. توفر الوحدة النمطية MbusPhy.c واجهة SPI والتشفير / فك التشفير وقراءة / كتابة الكتلة ومعالجة الحزم وإدارة حالات جهاز الإرسال والاستقبال.
يتم تنفيذ طبقة ارتباط بيانات M-Bus في الوحدة النمطية MbusLink.c. تتكون واجهة برمجة تطبيقات M-Bus من وظائف عامة يمكن استدعاؤها من طبقة التطبيق في الخيط الرئيسي. تقوم وحدة MbusLink أيضًا بتنفيذ طبقة ارتباط البيانات. ستقوم طبقة ارتباط البيانات بتنسيق البيانات ونسخها من المخزن المؤقت لتطبيق TX إلى المخزن المؤقت لـ MbusPhy TX ، مع إضافة الرؤوس و CRC المطلوبة.
طبقة التطبيقات نفسها ليست جزءًا من البرنامج الثابت M-bus. تحدد طبقة التطبيق كيفية تنسيق مجموعة متنوعة من البيانات للإرسال. تحتاج معظم أجهزة القياس إلى إرسال نوع واحد أو نوعين من البيانات فقط. ستضيف إضافة كمية كبيرة من الكود لاستيعاب أي نوع من البيانات إلى العداد رمزًا غير ضروريًا وتكلفة للعداد. قد يكون من الممكن تنفيذ مكتبة أو رأس file مع قائمة شاملة لأنواع البيانات. ومع ذلك ، يعرف معظم عملاء القياس بالضبط نوع البيانات التي يحتاجون إليها لإرسالها ويمكنهم الرجوع إلى معيار تفاصيل التنسيق. قد يقوم القارئ العام أو المتشمم بتنفيذ مجموعة كاملة من أنواع بيانات التطبيق على واجهة المستخدم الرسومية للكمبيوتر الشخصي. لهذه الأسباب ، يتم تنفيذ طبقة التطبيق باستخدام exampتطبيقات لو لمقياس وقارئ.

المعايير المطلوبة

1. EN 13757-4
   EN 13757-4
   نظام اتصال للعدادات وقراءة العدادات عن بعد
   الجزء 4: قراءات العداد اللاسلكي
   قراءة مقياس الإشعاع للتشغيل في نطاق SRD من 868 ميجاهرتز إلى 870 ميجاهرتز
2. EN 13757-3
   نظام اتصال للعدادات وقراءة العدادات عن بعد
   الجزء 3: طبقة تطبيق مخصصة
3. اي اي سي 60870-2-1:1992
   معدات وأنظمة التحكم عن بعد
   الجزء 5: بروتوكولات الإرسال
   القسم 1: إجراء نقل الرابط
4. اي اي سي 60870-1-1:1990
   معدات وأنظمة التحكم عن بعد
   الجزء 5: بروتوكولات الإرسال
   القسم 1: تنسيقات إطارات الإرسال

التعاريف

• M- حافلة—M-Bus هو معيار سلكي لقراءة العدادات في أوروبا.
• لاسلكي M-Bus—حافلة M لاسلكية لتطبيقات قراءة العدادات في أوروبا.
• فيزيولوجياتحدد الطبقة المادية كيفية تشفير ونقل بتات البيانات والبايتات.
• API -واجهة مبرمج التطبيق.
• حلقة الوصل-تحدد طبقة ارتباط البيانات كيفية إرسال الكتل والإطارات.
• CRC -فحص دوري التكرار.
• FSK -تردد التحول القفل.
• رقاقة-أصغر وحدة من البيانات المرسلة. يتم ترميز بت بيانات واحد على هيئة شرائح متعددة.
• وحدة-مصدر رمز التيار المتردد file.

الوصف الوظيفي PHY لـ M-Bus

تسلسل التمهيد

تسلسل التمهيد المحدد بواسطة مواصفات M-bus هو رقم صحيح يتناوب فيه الأصفار والآحاد. يتم تعريف واحد على أنه التردد الأعلى ، ويتم تعريف الصفر على أنه التردد الأقل.
ان اكس (01)
خيارات التمهيد لـ Si443x عبارة عن عدد صحيح للقضم يتكون من الآحاد والأصفار بالتناوب.
ان اكس (1010)
لا يمثل التمهيد الذي يحتوي على مقدمة إضافية مشكلة ، ولكن بعد ذلك ، ستتم محاذاة كلمة التزامن والحمولة بشكل غير صحيح بمقدار بت واحد.
الحل هو عكس الحزمة بأكملها عن طريق تعيين بت المحرك في سجل التحكم في التعديل 2 (0x71). سيؤدي ذلك إلى عكس بيانات التمهيد ومزامنة الكلمة وبيانات TX / RX. نتيجة لذلك ، يجب عكس البيانات عند كتابة بيانات TX أو قراءة بيانات RX. أيضًا ، يتم عكس كلمة المزامنة قبل الكتابة إلى سجلات Si443x Synchronization Word.

كلمة التزامن

كلمة التزامن المطلوبة من قبل EN-13757-4 هي إما 18 رقاقة للأسلوب S والوضع R أو 10 شرائح للنموذج T. وكلمة التزامن لـ Si443x هي 1 إلى 4 بايت. ومع ذلك ، نظرًا لأن كلمة التزامن مسبوقة دائمًا بالديباجة ، يمكن اعتبار آخر ستة بتات من التمهيد جزءًا من كلمة التزامن ؛ لذلك ، فإن أول كلمة التزامن مبطن بثلاثة تكرارات لصفر متبوعًا بواحد. يتم استكمال كلمة المزامنة قبل الكتابة إلى سجلات Si443x.
الجدول 1. كلمة التزامن للوضع S والوضع R.

EN 13757-4	00	01110110	10010110	ثنائي
	00	76	96	عرافة
وسادة مع (01) × 3	01010100	01110110	10010110	ثنائي
	54	76	96	عرافة
إطراء	10101011	10001001	01101001	ثنائي
	AB	89	69	عرافة

الجدول 2. تزامن كلمة لوضع T متر إلى أخرى

مزامنة	مزامنة	مزامنة
كلمة	كلمة	كلمة
3	2	1

طول تمهيد الإرسال

يتم تحديد التمهيد الأدنى لأربعة أوضاع تشغيل مختلفة. من المقبول أن يكون لديك ديباجة أطول من المحدد. ينتج عن طرح ستة شرائح للديباجة الحد الأدنى لعدد الشرائح لتمهيد Si443x. يضيف التنفيذ قضمتين إضافيتين من التمهيد في جميع أوضاع التمهيد القصيرة لتحسين اكتشاف التمهيد وإمكانية التشغيل البيني. التمهيد في الوضع S مع تمهيد طويل طويل جدًا ؛ لذلك ، يتم استخدام الحد الأدنى للديباجة. تتم كتابة طول التمهيد في سجل طول التمهيد (0x34). يحدد سجل طول التمهيد التمهيد عند الإرسال فقط. يتم تلخيص الحد الأدنى من المواصفات وإعدادات طول التمهيد في الجدول 3.
الجدول 3. طول ديباجة الإرسال

	EN-13757-4 الحد الأدنى		ديباجة Si443x تعيين جي		المزامنة كلمة	المجموع	إضافي
	ان اكس (01)	رقائق البطاطس	قضمات	رقائق البطاطس	رقائق البطاطس	رقائق البطاطس	رقائق البطاطس
وضع S تمهيد قصير	15	30	8	32	6	38	8
وضع S ديباجة طويلة	279	558	138	552	6	558	0
الوضع T (متر- غير ذلك)	19	38	10	40	6	46	8
الوضع R	39	78	20	80	6	86	8

يتم تحديد الحد الأدنى لتمهيد الاستقبال بواسطة سجل التحكم في اكتشاف التمهيد (0x35). عند الاستلام ، يجب طرح عدد البتات في كلمة المزامنة من الحد الأدنى المحدد للديباجة لتحديد التمهيد القابل للاستخدام. الحد الأدنى لوقت ضبط جهاز الاستقبال هو 16 شريحة إذا تم تمكين AFC أو 8 شرائح إذا تم تعطيل AFC. يتم أيضًا طرح وقت ضبط جهاز الاستقبال من التمهيد القابل للاستخدام لتحديد الحد الأدنى من الإعداد لسجل التحكم في اكتشاف التمهيد.

يعتمد احتمال وجود مقدمة خاطئة على إعداد سجل التحكم في اكتشاف التمهيد. قد يؤدي الإعداد القصير المكون من 8 شرائح إلى اكتشاف تمهيد خاطئ كل بضع ثوانٍ. الإعداد الموصى به للرقاقات 20 يجعل الكشف الخاطئ للديباجة حدثًا غير محتمل. أطوال التمهيد للوضع R و Mode SL طويلة بما يكفي لاستخدام الإعداد الموصى به.
هناك فائدة قليلة جدًا من جعل التمهيد يكتشف أكثر من 20 شريحة.
تم تعطيل AFC للطراز S مع تمهيد قصير ونموذج T. وهذا يقلل من وقت استقرار جهاز الاستقبال ويسمح بإعداد أطول لاكتشاف التمهيد. مع تعطيل AFC ، يمكن أن يستخدم الوضع T الإعداد الموصى به وهو 20 شريحة. يتم استخدام الإعداد المكون من 4 حبات أو 20 شريحة للموديل S مع تمهيد قصير. وهذا يجعل احتمال الكشف الخاطئ للديباجة أعلى قليلاً بالنسبة لهذا النموذج.
الجدول 4. كشف الديباجة

	EN-13757-4 الحد الأدنى		المزامنة كلمة	قابلة للاستخدام المقدمة	تسوية RX	يكشف دقيقة	ديباجة Si443x إعداد الكشف
	ان اكس (01)	رقائق البطاطس	رقائق البطاطس	رقائق البطاطس	رقائق البطاطس	رقائق البطاطس	قضمات	رقائق البطاطس
وضع S تمهيد قصير	15	30	6	24	8*	16	4	16
الديباجة الطويلة للنموذج S.	279	558	6	552	16	536	5	20
نموذج T (متر- أخرى)	19	38	6	32	8*	24	5	20
الوضع R	39	78	6	72	16	56	5	20
*ملحوظة: AFC المعوقين

تم تكوين جهاز الاستقبال للتعامل مع جهاز إرسال باستخدام الحد الأدنى من التمهيد المحدد. يضمن ذلك أن يعمل جهاز الاستقبال مع أي جهاز إرسال متوافق مع ناقل M.
تتطلب مواصفات الناقل اللاسلكي M-Bus تمهيدًا طويلاً جدًا للوضع S1 بما لا يقل عن 558 شريحة. سيستغرق هذا حوالي 17 مللي ثانية فقط لإرسال التمهيد. لا يتطلب Si443x مثل هذه الديباجة الطويلة ولا يستفيد من التمهيد الطويل. بينما يُشار إلى التمهيد الطويل باعتباره اختياريًا للوضع S2 ، فلا يوجد سبب لاستخدام تمهيد طويل مع Si443x. إذا كان الاتصال أحادي الاتجاه مطلوبًا ، فسيوفر الوضع T1 تمهيدًا أقصر ومعدل بيانات أعلى وعمرًا أطول للبطارية. إذا كان الاتصال ثنائي الاتجاه باستخدام الوضع S2 مطلوبًا ، فيوصى باستخدام تمهيد قصير.
لاحظ أن عتبة الكشف للنموذج S ذي التمهيد الطويل أطول من عدد قطع التمهيد التي يتم إرسالها إلى النموذج S مع تمهيد قصير. هذا يعني أن جهاز استقبال وضع التمهيد الطويل S لن يكتشف التمهيد من جهاز إرسال وضع S التمهيد القصير. يعد ذلك ضروريًا إذا كان مستقبل أسلوب S للديباجة الطويلة سيحصل على أي فائدة من التمهيد الطويل.
لاحظ أن مستقبل وضع التمهيد القصير S سوف يكتشف التمهيد ويستقبل الحزم من كل من وضع التمهيد القصير S
المرسل وجهاز الإرسال S طويل الديباجة ؛ لذلك ، بشكل عام ، يجب أن يستخدم قارئ العداد تكوين جهاز استقبال الوضع S.

الترميز/فك التشفير

تتطلب مواصفات ناقل M اللاسلكي طريقتين مختلفتين للتشفير. يستخدم ترميز Manchester للأسلوب S و Mode R. يستخدم ترميز Manchester أيضًا للوصلة الأخرى إلى متر في النموذج T. يستخدم النموذج T متر إلى ارتباط آخر 3 من أصل 6 ترميزات.
1. مانشستر مشفر / فك
يعد ترميز مانشستر شائعًا تاريخيًا في أنظمة التردد اللاسلكي لتوفير استعادة قوية للساعة وتتبعها باستخدام مودم بسيط وغير مكلف. ومع ذلك ، فإن الراديو الحديث عالي الأداء مثل Si443x لا يحتاج إلى ترميز مانشستر. يتم دعم ترميز Manchester بشكل أساسي للتوافق مع المعايير الحالية ، ولكن معدل البيانات لـ Si443x يتضاعف بشكل فعال عند عدم استخدام ترميز Manchester.
يدعم Si443x تشفير مانشستر وفك تشفير الحزمة بأكملها في الأجهزة. لسوء الحظ ، فإن كلمة التزامن ليست مشفرة في مانشستر. تم اختيار تسلسل مانشستر غير الصحيح عن قصد لكلمة التزامن. هذا يجعل ترميز Manchester غير متوافق مع معظم أجهزة الراديو الحالية ، بما في ذلك Si443x. نتيجة لذلك ، يجب إجراء تشفير وفك تشفير مانشستر بواسطة MCU. يتكون كل بايت في البيانات غير المشفرة من ثماني بتات بيانات. باستخدام ترميز Manchester ، يتم تشفير كل بت بيانات إلى رمز من شريحتين. نظرًا لأنه يجب كتابة البيانات المشفرة على ثمانية شرائح لراديو FIFO في المرة الواحدة ، يتم ترميز عضة واحدة من البيانات وكتابتها إلى FIFO في كل مرة.
الجدول 5. ترميز مانشستر

بيانات	Ox12		0×34		بايتات
	Ox1	0×2	0×3	0×4	قضمات
	1	10	11	100	ثنائي
رقاقة	10101001	10100110	10100101	10011010	ثنائي
فيفو	أوكسا9	أوكسا6	أوكسا5	ثور9A	عرافة

يتم تمرير كل بايت يتم إرساله بايت واحد في كل مرة إلى وظيفة بايت التشفير. سوف تستدعي وظيفة بايت التشفير وظيفة encode nibble مرتين ، أولاً للعضمة الأكثر أهمية ثم للقضم الأقل أهمية.
ترميز مانشستر في البرنامج ليس بالأمر الصعب. بدءاً من البتة الأكثر دلالة ، يتم ترميز البتة على أنها تسلسل النبضة "01". يتم ترميز الصفر على أنه تسلسل رقاقة "10". يمكن تحقيق ذلك بسهولة باستخدام حلقة وإزاحة بتتين لكل رمز. ومع ذلك ، فمن الأسرع استخدام جدول بحث بسيط مكون من 16 إدخالًا لكل عاب. تقوم وظيفة ترميز Manchester nibble بتشفير nibble من البيانات ثم كتابتها إلى FIFO. يتم قلب الرقائق قبل الكتابة إلى FIFO لمراعاة متطلبات التمهيد المقلوبة.
عند الاستلام ، يتكون كل بايت في FIFO من ثماني شرائح ويتم فك تشفيره في عاب واحد من البيانات. تقرأ وظيفة كتلة القراءة بايت واحد في كل مرة من FIFO وتستدعي وظيفة فك التشفير. يتم قلب الرقائق بعد القراءة من الوارد أولاً يصرف أولاً لحساب متطلبات التمهيد المقلوبة. يتم فك تشفير كل بايت من رقائق مانشستر المشفرة إلى شريحة بيانات. تتم كتابة nibble الذي تم فك ترميزه إلى المخزن المؤقت RX باستخدام وظيفة عازلة الكتابة nibble RX.
لاحظ أن كلاً من التشفير وفك التشفير يتم إجراء عضة بيانات واحدة في كل مرة على الطاير. يتطلب الترميز إلى مخزن مؤقت مخزنًا مؤقتًا إضافيًا يبلغ ضعف حجم البيانات غير المشفرة. يعتبر التشفير وفك التشفير أسرع بكثير من أسرع معدل للبيانات المدعومة (100 ك شرائح في الثانية). نظرًا لأن Si443x يدعم عمليات القراءة والكتابة متعددة البايت في FIFO ، فهناك عبء صغير في استخدام عمليات القراءة والكتابة أحادية البايت فقط. يبلغ مقدار الحمل حوالي 10 ميكرو جرام مقابل 100 شريحة مشفرة. الفائدة هي توفير ذاكرة وصول عشوائي تبلغ 512 بايت.
2. ثلاثة من أصل ستة فك تشفير
يتم أيضًا تنفيذ طريقة الترميز الثلاثة من أصل ستة المحددة في EN-13757-4 في البرامج الثابتة على MCU. يستخدم هذا الترميز في الوضع T عالي السرعة (100 كيلو في الثانية) من متر إلى آخر. يوفر الطراز T أقصر وقت للإرسال وأطول عمر للبطارية لمقياس لاسلكي.
كل بايت من البيانات المراد نقلها مقسم إلى جزأين. يتم ترميز nibble الأكثر أهمية وإرساله أولاً. مرة أخرى ، يتم تنفيذ ذلك باستخدام وظيفة بايت تشفير تستدعي وظيفة تشفير nibble مرتين.
يتم ترميز كل جزء من البيانات في رمز مكون من ستة شرائح. يجب كتابة تسلسل الرموز المكونة من ست شرائح إلى 8chip FIFO.
أثناء التشفير ، يتم ترميز اثنين بايت من البيانات كأربع قضم. كل لقمة هي رمز مكون من 6 شرائح. يتم تجميع أربعة رموز ذات 6 شرائح في شكل ثلاثة بايت.
الجدول 6. ثلاثة من أصل ستة ترميز

بيانات	0×12			0×34			بايتات
	Ox1	0×2		0×3		0×4	قضمات
رقاقة	15	16		13		34	ثماني
	1101	1110		1011		11100	ثنائي
فيفو	110100		11100010		11011100		ثنائي
	0×34		أوكسي2		أوكسدك		عرافة

في البرنامج ، يتم تنفيذ تشفير ثلاثة من ستة باستخدام ثلاث وظائف متداخلة. ستستدعي وظيفة بايت التشفير وظيفة encode nibble مرتين. تستخدم وظيفة nibble للتشفير جدول بحث عن الرمز المكون من ستة شرائح ويكتب الرمز إلى وظائف Shift Three من أصل ستة. تنفذ هذه الوظيفة سجل إزاحة 16 رقاقة في البرنامج. تمت كتابة الرمز إلى البايت الأقل أهمية في سجل الإزاحة. يتم إزاحة السجل إلى اليسار مرتين. يتكرر هذا ثلاث مرات. عند وجود بايت كامل في البايت العلوي لسجل الإزاحة ، يتم قلبه وكتابته في FIFO.
نظرًا لأن كل بايت من البيانات يتم ترميزه كبايت مشفر واحد ونصف ، فمن المهم مسح سجل الإزاحة مبدئيًا بحيث يكون البايت الأول المشفر صحيحًا. إذا كان طول الحزمة عددًا فرديًا ، فبعد تشفير جميع البايت ، سيظل هناك عاب واحد متبقي في سجل الإزاحة. يتم التعامل مع هذا مع postamble كما هو موضح في القسم التالي.
فك تشفير الثلاثة من أصل ستة هو الإجراء العكسي. عند فك التشفير ، يتم فك تشفير ثلاثة بايتات مشفرة إلى وحدتي بايت بيانات. يتم استخدام سجل إزاحة البرنامج مرة أخرى لتجميع وحدات البايت من البيانات التي تم فك تشفيرها. يتم استخدام جدول البحث العكسي المكون من 64 إدخالًا لفك التشفير. يستخدم هذا دورات أقل ولكن ذاكرة أكواد أكثر. يستغرق البحث في جدول بحث مكون من 16 إدخالًا عن الرمز المقابل وقتًا أطول بكثير.
بوستامبل
مواصفات الناقل اللاسلكي M-bus لها متطلبات محددة لقابلية النقل أو المقطورة. بالنسبة لجميع الأوضاع ، يكون الحد الأدنى عبارة عن شريحتين ، والحد الأقصى هو ثماني شرائح. نظرًا لأن الحد الأدنى للوحدة الذرية لـ FIFO هو بايت واحد ، يتم استخدام مقطورة ذات 8 شرائح للوضع S والوضع R. يكون الوضع T postamble هو ثماني شرائح إذا كان طول الحزمة زوجيًا أو أربع شرائح إذا كان طول الحزمة فرديًا. يلبي postamble ذو الأربع شرائح لطول الحزمة الفردية متطلبات وجود شريحتين متناوبتين على الأقل.
الجدول 7. طول Postamble

	طول Postamble (رقائق)
	دقيقة	الأعلى	تطبيق		تسلسل رقاقة
الوضع س	2	8	8		1010101
الوضع T	2	8	4	(غريب)	101
			8	(حتى في)	1010101
الوضع R	2	8	8		1010101

معالج الحزم

يمكن استخدام معالج الحزمة الموجود في Si443x في وضع عرض الحزمة المتغير أو وضع عرض الحزمة الثابت. يتطلب وضع عرض الحزمة المتغير بايت طول الحزمة بعد كلمة المزامنة وبايتات الرأس الاختيارية. عند الاستقبال ، سيستخدم الراديو بايت الطول لتحديد نهاية الحزمة الصالحة. عند الإرسال ، سيدرج الراديو حقل الطول بعد بايتات الرأس.
لا يمكن استخدام الحقل L لبروتوكول ناقل M اللاسلكي لحقل طول Si443x. أولاً ، لا يمثل الحقل L طول الحزمة الفعلي. هو عدد بايتات حمولة طبقة الارتباط التي لا تشمل وحدات بايت CRC أو تشفيرها. ثانيًا ، يتم ترميز الحقل L نفسه باستخدام ترميز Manchester أو ثلاثة من أصل ستة ترميز لمقياس الوضع T إلى الآخر.
يستخدم التنفيذ معالج الرزم في أسلوب عرض الحزمة الثابت للإرسال والاستقبال. عند الإرسال ، ستقرأ طبقة PHY الحقل L في المخزن المؤقت للإرسال وتحسب عدد البايتات المشفرة ، بما في ذلك postamble. تتم كتابة العدد الإجمالي للبايتات المشفرة لإرسالها إلى سجل طول الحزمة (0x3E).
عند الاستقبال ، يتم فك تشفير أول وحدتي بايت مشفرة ، ويتم كتابة الحقل L في المخزن المؤقت للاستقبال. يُستخدم الحقل L لحساب عدد البايتات المشفرة التي سيتم استقبالها. يتم بعد ذلك كتابة عدد البايتات المشفرة التي سيتم استقبالها في سجل طول الحزمة (0x3E). يتم التخلص من postamble.
يجب أن تقوم MCU بفك تشفير الحقل L ، وحساب عدد البايتات المشفرة ، وكتابة القيمة إلى سجل طول الحزمة قبل استلام أقصر طول ممكن للحزمة. أقصر حقل L مسموح به لطبقة PHY هو 9 ، مما يعطي 12 بايتًا غير مشفر. يعطي هذا 18 بايتًا مشفرًا للنموذج T. تم بالفعل فك تشفير أول وحدتي بايت. وبالتالي ، يجب تحديث سجل طول الحزمة في أوقات 16 بايت بمعدل 100 كيلوبت في الثانية أو 1.28 مللي ثانية. هذه ليست مشكلة 8051 تعمل بسرعة 20 MIPS.
لا يشتمل عدد البايتات التي سيتم استلامها على postamble ، باستثناء postamble رباعي الشرائح المستخدم لحزم الوضع T ذات طول الحزمة الفردي. وبالتالي ، فإن جهاز الاستقبال لا يحتاج إلى postamble ، باستثناء رزم الطول الفردي للنموذج T. هذه الدالة postamble مطلوبة فقط لإعطاء عدد صحيح من البايتات المشفرة. يتم تجاهل محتوى postamble ؛ لذلك ، إذا لم يتم إرسال postamble ، فسيتم استقبال أربع شرائح ضوضاء وتجاهلها. نظرًا لأن العدد الإجمالي للبايتات المشفرة يقتصر على 255 (0xFF) ، فإن التطبيق يحد من الحد الأقصى للحقل L للأوضاع المختلفة.
الجدول 8. حدود حجم الحزمة

	مُشفّر		فك الشفرة		حافلة M
	بايتات		بايتات		L- فيلد
	ديسمبر	عرافة	ديسمبر	عرافة	ديسمبر	عرافة
الوضع س	255	FF	127	7 ف	110	6E
الوضع T (متر- غير ذلك)	255	FF	169	A9	148	94
الوضع R	255	FF	127	7 ف	110	6E

عادة ما تكون هذه الحدود أعلى بكثير من حالة الاستخدام النموذجية لمقياس لاسلكي. يجب أن يظل طول الحزمة صغيرًا للحصول على أفضل عمر ممكن للبطارية.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمستخدم تحديد الحد الأقصى للحقل L الذي يجب استلامه (USER_RX_MAX_L_FIELD). يحدد هذا الحجم المطلوب لمخزن الاستلام المؤقت (USER_RX_BUFFER_SIZE).
سيتطلب دعم حقل L بحد أقصى 255 مخزنًا مؤقتًا للاستقبال يبلغ 290 بايت وبحد أقصى 581 بايتًا مشفرًا في مانشستر. يجب تعطيل معالج الحزمة ولا يمكن استخدام سجل طول الحزمة في هذه الحالة. هذا ممكن ، ولكن من الأنسب استخدام معالج الحزم ، إن أمكن.

استخدام FIFO

يوفر Si4431 64 بايت FIFO للإرسال والاستقبال. نظرًا لأن عدد البايتات المشفرة هو 255 ، فقد لا تتناسب الحزمة المشفرة بالكامل مع المخزن المؤقت المكون من 64 بايت.
الانتقال
عند الإرسال ، يتم حساب العدد الإجمالي للبايتات المشفرة. إذا كان العدد الإجمالي للبايتات المشفرة ، بما في ذلك postamble ، أقل من 64 بايت ، تتم كتابة الحزمة بأكملها في FIFO ويتم تمكين مقاطعة الحزمة المرسلة فقط. سيتم إرسال معظم الحزم القصيرة في تحويل واحد يرد أولاً يصرف أولاً.
إذا كان عدد البايتات المشفرة أكبر من 64 ، فستكون هناك حاجة إلى عمليات نقل متعددة أولاً يصرف أولاً (FIFO) لإرسال الحزمة. تتم كتابة أول 64 بايت في FIFO. تم تمكين المقاطعات المرسلة و TX FIFO شبه فارغة. تم تعيين حد TX FIFO Almost Empty على 16 بايت (25٪). عند كل حدث IRQ ، تتم قراءة سجل الحالة 2. يتم فحص بت الحزمة المرسلة أولاً ، وإذا لم يتم إرسال الحزمة بالكامل ، تتم كتابة الـ 48 بايت التالية من البيانات المشفرة إلى الوارد أولاً يصرف أولاً (FIFO). يستمر هذا حتى تتم كتابة جميع البايتات المشفرة وتحدث مقاطعة Packet Sent.
1. الاستقبال
عند الاستقبال ، في البداية ، يتم تمكين مقاطعة Sync Word فقط. بعد استلام كلمة المزامنة ، يتم تعطيل مقاطعة كلمة المزامنة ويتم تمكين مقاطعة FIFO شبه كاملة. تم ضبط عتبة FIFO الكاملة تقريبًا مبدئيًا على 2 بايت. يتم استخدام أول مقاطعة FIFO شبه كاملة لمعرفة وقت استلام وحدتي بايت الطول. بمجرد استلام الطول ، يتم فك ترميز الطول وحساب عدد البايتات المشفرة. يتم بعد ذلك ضبط عتبة RX FIFO الكاملة تقريبًا على 48 بايت. يكاد يكون RX FIFO ممتلئًا وتم تمكين مقاطعات الحزمة الصالحة. عند حدث IRQ التالي ، تتم قراءة سجل الحالة 1. أولاً ، يتم فحص بت الحزمة الصالحة ، ثم يتم فحص بت FIFO الكامل تقريبًا. إذا تم تعيين بت RX FIFO تقريبًا كامل ، تتم قراءة 48 بايت التالية من FIFO. إذا تم تعيين بت الحزمة الصالحة ، تتم قراءة باقي الحزمة من FIFO. تتعقب MCU عدد البايتات التي تمت قراءتها وتتوقف عن القراءة بعد البايت الأخير.

طبقة وصل البيانات

تنفذ وحدة طبقة ارتباط البيانات طبقة ارتباط متوافقة مع 13757-4: 2005. توفر طبقة ارتباط البيانات (LINK) واجهة بين الطبقة المادية (PHY) وطبقة التطبيق (AL).
تؤدي طبقة ارتباط البيانات الوظائف التالية:

• يوفر وظائف تنقل البيانات بين PHY و AL
• يولد CRCs للرسائل الصادرة
• يكتشف أخطاء CRC في الرسائل الواردة
• يوفر عنونة مادية
• يقر عمليات النقل لأوضاع الاتصال ثنائية الاتجاه
• إطارات بت البيانات
• يكتشف أخطاء تأطير في الرسائل الواردة

تنسيق إطار طبقة الارتباط

يتم اشتقاق تنسيق إطار ناقل M-Bus اللاسلكي المستخدم في EN 13757-4: 2005 من تنسيق إطار FT3 (نوع الإطار 3) من IEC60870-5-2. يتكون الإطار من كتلة واحدة أو أكثر من البيانات. تتضمن كل كتلة حقل CRC 16 بت. الجزء الأول عبارة عن كتلة ذات طول ثابت من 12 بايت تتضمن الحقل L والحقل C والحقل M والحقل A.

1. L- فيلد
   الحقل L هو طول حمولة بيانات طبقة الارتباط. لا يشمل هذا الحقل L نفسه أو أي بايت CRC. إنه يشمل الحقل L و C و M و A-Field. هذه جزء من حمولة PHY.
   نظرًا لأن عدد البايتات المشفرة يقتصر على 255 بايت ، فإن أقصى قيمة مدعومة للحقل M هي 110 بايت لبيانات مانشستر المشفرة و 148 بايت للوضع T ثلاثة من أصل ستة بيانات مشفرة.
   طبقة الوصلة مسؤولة عن حساب المجال L عند الإرسال. ستستخدم طبقة الارتباط الحقل L عند الاستقبال.
   لاحظ أن الحقل L لا يشير إلى طول حمولة PHY أو عدد البايتات المشفرة. عند الإرسال ، ستحسب PHY طول حمولة PHY وعدد البايتات المشفرة. عند الاستلام ، ستقوم PHY بفك تشفير الحقل L وحساب عدد البايتات المطلوب فك تشفيرها.
2. سي فيلد
   الحقل C هو مجال التحكم في الإطار. يعرّف هذا الحقل نوع الرتل ويستخدم لأوليات خدمة تبادل بيانات الوصلة. يشير الحقل C إلى نوع الإطار - إرسال أو تأكيد أو طلب أو رد. في حالة إطارات الإرسال والطلب ، يشير الحقل C إلى ما إذا كان من المتوقع توقع تأكيد أو استجابة.
   عند استخدام وظيفة Link TX الأساسية ، يمكن استخدام أي قيمة لـ C. عند استخدام Link Service Primitives ، يتم ملء حقل C تلقائيًا وفقًا لـ EN 13757-4: 2005.
3. M- الميدان
   الحقل M هو رمز الشركة المصنعة. يمكن للمصنعين طلب رمز مكون من ثلاثة أحرف مما يلي web عنوان: http://www.dlms.com/flag/INDEX.HTM يتم ترميز كل حرف من الرموز المكونة من ثلاثة أحرف على هيئة خمس بتات. يمكن الحصول على الشفرة المكونة من 5 بتات بأخذ شفرة ASCII وطرح 0x40 ("A"). يتم تجميع الرموز الثلاثة المكونة من 5 بتات لعمل 15 بت. أهم بت هو الصفر.
4. أ- فيلد
   حقل العنوان هو عنوان فريد مكون من 6 بايت لكل جهاز. يجب تعيين العنوان الفريد من قبل الشركة المصنعة. تقع على عاتق كل جهة تصنيع مسؤولية التأكد من أن كل جهاز له عنوان فريد مكون من 6 بايت. عنوان إطارات الإرسال والطلب هو العنوان الذاتي لجهاز القياس أو أي جهاز آخر. يتم إرسال إطارات بيانات التأكيد والاستجابة باستخدام عنوان الجهاز الأصلي.
5. CI- فيلد
   حقل CI هو رأس التطبيق ويحدد نوع البيانات في حمولة بيانات التطبيق. بينما تحدد EN13757-4: 2005 عددًا محدودًا من القيم ، تسمح "أساسيات خدمة الارتباط" باستخدام أي قيمة.
6. مركز حقوق الإنسان
   تم تحديد اتفاقية حقوق الطفل في EN13757-4: 2005.
   متعدد الحدود CRC هو:
   X16 + x13 + x12 + x11 + x10 + x8 + x6 + x5 + x2 + 1
   لاحظ أنه يتم حساب M-Bus CRC على كل كتلة 16 بايت. والنتيجة هي أن كل 16 بايت من البيانات تتطلب 18 بايت لإرسالها ،

معلومات إضافية

للحصول على معلومات إضافية حول تنفيذ طبقة الارتباط ، راجع "AN452: دليل مبرمجي M-Bus Stack اللاسلكي".

إدارة الطاقة

يوضح الشكل 2 الجدول الزمني لإدارة الطاقة لجهاز قياس مثلample باستخدام الوضع T1.

يجب أن تكون وحدة MCU في وضع السكون كلما أمكن ذلك للحفاظ على الطاقة. في هذا السابقينample ، وحدة MCU في وضع السكون عند تشغيل RTC ، وأثناء انتظار بدء تشغيل بلورة الراديو ، وعند الإرسال من FIFO. سوف تستيقظ MCU من إشارة EZRadioPRO IRQ المتصلة بتنبيه Port Match.
عند إرسال رسائل أطول من كتلة واحدة ، يجب أن تستيقظ MCU لملء FIFO (استنادًا إلى المقاطعة FIFO الفارغة تقريبًا) ثم العودة إلى وضع السكون.
يجب أن تكون وحدة MCU في وضع الخمول تعمل من مذبذب منخفض الطاقة أو مذبذب وضع الاندفاع عند القراءة من ADC. تتطلب ADC ساعة SAR.
عندما لا تكون قيد الاستخدام ، يجب أن يكون EZRadioPRO في وضع إيقاف التشغيل مع ارتفاع دبوس SDN. يتطلب هذا اتصالاً معقدًا إلى MCU. لا يتم حفظ سجلات EZ Radio Pro في وضع إيقاف التشغيل ؛ لذلك ، تتم تهيئة EZRadioPro في كل فاصل زمني RTC. يستغرق تهيئة الراديو أقل من 100 ميكرو ثانية ويحفظ 400 نانومتر. ينتج عن هذا توفير في الطاقة بمقدار 10 µJ ، بناءً على فاصل زمني مدته 10 ثوانٍ.
تستغرق بلورة EZRadioPRO حوالي 16 مللي ثانية للحصول على منفذ POR. هذا طويل بما يكفي لحساب CRC لحوالي ثماني كتل. ستعود وحدة MCU إلى النوم إذا أكملت جميع CRCs قبل أن تستقر البلورة. إذا كان التشفير مطلوبًا ، فيمكن أيضًا بدء تشغيله أثناء الانتظار على مذبذب الكريستال.
يجب أن تعمل وحدة MCU عند 20 ميجاهرتز باستخدام مذبذب منخفض الطاقة لمعظم المهام. يجب أن تستخدم المهام التي تتطلب مهلة دقيقة مذبذب الدقة ووضع الخمول بدلاً من وضع السكون. يوفر RTC دقة كافية لمعظم المهام. الجدول الزمني لإدارة الطاقة لمقياس T2 على سبيل المثالampيظهر تطبيق le في الشكل 3.

يجب تحسين تنفيذ جهاز الإرسال والاستقبال للحالة العادية عندما يستيقظ العداد ولا يوجد قارئ. الحد الأدنى / الأقصى لمهلة ACK طويلة بما يكفي بحيث يمكن استخدام C8051F930 RTC ووضع MCU في وضع السكون.
يتم توفير خيارات البناء للقارئات التي تعمل بالطاقة أو USB التي لا تحتاج إلى استخدام وضع السكون. سيتم استخدام وضع الخمول بدلاً من السكون حتى يقاطع USB و UART وحدة MCU.

استوديو البساطة
الوصول بنقرة واحدة إلى MCU والأدوات اللاسلكية والوثائق والبرامج ومكتبات كود المصدر والمزيد. متاح لنظام التشغيل Windows ،
ماك ولينكس!

محفظة إنترنت الأشياء www.silabs.com/IoT	SW / HW www.silabs.com/simplicity	جودة www.silabs.com/quality	الدعم والمجتمع Community.silabs.com

تنصل
تعتزم Silicon Labs تزويد العملاء بأحدث الوثائق الدقيقة والمتعمقة لجميع الأجهزة الطرفية والوحدات النمطية المتاحة لمنفذي النظام والبرمجيات الذين يستخدمون أو يعتزمون استخدام منتجات Silicon Labs. تشير بيانات التوصيف والوحدات الطرفية والوحدات النمطية المتاحة وأحجام الذاكرة وعناوين الذاكرة إلى كل جهاز محدد، ويمكن أن تختلف المعلمات "النموذجية" المقدمة وتختلف بالفعل في التطبيقات المختلفة.ampالموصوفة هنا هي لأغراض توضيحية فقط. تحتفظ Silicon Labs بالحق في إجراء تغييرات دون إشعار آخر والقيود على معلومات المنتج والمواصفات والأوصاف الواردة هنا ، ولا تقدم ضمانات فيما يتعلق بدقة أو اكتمال المعلومات المضمنة. لن تتحمل مختبرات السيليكون أية مسؤولية عن عواقب استخدام المعلومات المقدمة هنا. لا يشير هذا المستند ضمنًا أو صريحًا إلى تراخيص حقوق النشر الممنوحة بموجب هذه الاتفاقية لتصميم أو تصنيع أي دوائر متكاملة. المنتجات غير مصممة أو مصرح باستخدامها في أي نظام لدعم الحياة دون موافقة خطية محددة من مختبرات السيليكون. "نظام دعم الحياة" هو أي منتج أو نظام يهدف إلى دعم أو الحفاظ على الحياة و / أو الصحة ، والتي ، إذا فشلت ، فمن المتوقع بشكل معقول أن تؤدي إلى إصابة شخصية كبيرة أو الوفاة. منتجات مختبرات السيليكون ليست مصممة أو مرخصة للتطبيقات العسكرية. لا يجوز استخدام منتجات مختبرات السيليكون تحت أي ظرف من الظروف في أسلحة الدمار الشامل بما في ذلك (على سبيل المثال لا الحصر) الأسلحة النووية أو البيولوجية أو الكيميائية أو الصواريخ القادرة على إيصال مثل هذه الأسلحة.
معلومات العلامة التجارية
شركة Silicon Laboratories Inc.® و Silicon Laboratories® و Silicon Labs® و SiLabs® وشعار Silicon Labs® و Bluegiga® و Bluegiga Logo® و Clockbuilder® و CMEMS® و DSPLL® و EFM® و EFM32® و EFR و Ember® ، شعار Energy Micro ، شعار Energy Micro ومجموعات منها ، "المتحكمات الدقيقة الأكثر ملاءمة للطاقة في العالم" ، Ember® ، EZLink® ، EZRadio® ، EZRadioPRO® ، Gecko® ، ISOmodem® ، Precision32® ، ProSLIC® ، Simplicity Studio® ، SiPHY® و Telegesis و Telegesis Logo® و USBXpress® وغيرها هي علامات تجارية أو علامات تجارية مسجلة لشركة Silicon Labs. تُعد ARM و CORTEX و Cortex-M3 والإبهام علامات تجارية أو علامات تجارية مسجلة لشركة ARM Holdings. Keil هي علامة تجارية مسجلة لشركة ARM Limited. جميع المنتجات أو الأسماء التجارية الأخرى المذكورة هنا هي علامات تجارية لمالكيها المعنيين.

شركة مختبرات السيليكون
400 وست سيزار تشافيز
أوستن، تكساس 78701
الولايات المتحدة الأمريكية
http://www.silabs.com

المستندات / الموارد

SILICON LABS Wireless M-BUS Software تنفيذ AN451 [بي دي اف] دليل المستخدم SILICON LABS ، C8051 ، MCU ، و ، EZRadioPRO ، ناقل M اللاسلكي ، لاسلكي ، M-BUS ، البرامج ، التنفيذ ، AN451

مراجع

• دليل المستخدم