基于sopc的以太网抄表系统

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1、基于SOPC的以太网抄表嵌入式系统引S21世纪是网络化时代，在计算机、微电子和网络等技术的迅速发展下，抄表方案也层出不穷。由于自动抄表系统利用的通信信道各不相同，而且通信规约五花八门，因此给设计人员带来很多困难。基于TCP/IP协议，以互联W为通信媒介的自动抄表系统集计算机技术、通信技术、网络技术于一体，能够自动、集中、定吋地抄录各用户的用电量；将克服0前各种抄表方案中存在的不足。目前互联网接入的抄表单元主要有两种方法n"21，一种方法是采用8位或16位的单片机加一块网卡芯片，对简化后的TCP/IP协议进行处理，但是其功能有限，不能适应现代电

2、子技术的发展。另一种方案采用32位的高档单片机，在嵌入式系统中用软件实现TCP/IP协议处理，软件开发成本比较高，所以对于自动抄表系统来说是不经济的。并且传统单片机方案采用串行方式执行，很难做到多个表计费器同吋协调工作，为了实现这个目标，必须采用更多的硬件支持，这样大大增加系统成本和功耗。SOPC是用可编程逻辑技术把整个系统放在一块硅片上，它是特殊的嵌入式系统。随着NiosII软核的出现，用户可以根裾需求轻松创建一款合适的处理器。使用NiosII核用户可以实现在处理器、外设、存储器和10接口方面合理组合，提升系统的性能。NiosII核自带以太

3、网驱动库，容易实现M络通信。SOPC技术能够实现硬件进行升级，即使产品己经交给用户，软件也可以定期的升级，在产品质量增加的情况下减少成本。基于NiosII这些优点，本文采用了基于SOPC技术的嵌入式解决方案，通过在FPGA中嵌入NiosII软核处理器和所需外设，然后再配备相应的网络接口，实现利用互联网进行抄表信息的传输。并且在NIOS上实现UC/OSII操作系统的移植，利用ticasll操作系统实现对计费、S示、存储、以太网传输等任务进行管理，让它们顺利执行。从而设计了一款完美的以太网抄表系统。1系统组成及工作原理本文提出的自动抄表系统如图1

4、所示，整个抄表系统以互联网为基础，以抄表单元为核心。抄表单元是由三表传感器、信号处理、计费器、NiosII核、网络接口、外部接LI等构成,NiosII是抄表单元的控制部件，计费器是抄表单元的核心。抄表单元可以完成分时计能（平期、峰期、谷期），先对三表数据脉冲采集和存储，然后把数据变成TCP/IP包，通过网络接口连入小区局域M并经过Internet向安装在水、电、气公司管理中心的系统工作站传送所需数据，或接收上层服务器的一些控制命令，从而实现以太网自动抄表。用户终城银行服务掠（水、电、Unsl■

5、元的SOPC系统设计抄表单元SOPC系统是由NiosII、总线及接口组成，主要包括计费、控制、传输和存储模块。计费器对抄表流:W:进行精确的计算和存储，对实时性和稳定性要求较高，因此直接用HDL语言编写。控制和传输部分对实时要求较低，采用NiosII软核处理器实现。NiosII负责数据管理，通讯，人机交互等实时性相对较低的任务，计费器则是独立于NiosII系统。代慈格佗号处列图2SOPC的系统实现框图2.1计费器计费器是整个系统的主要模块，测量和计费的功能主要工作由它来完成，它通过计数器对被测信号在基准时间内进行计数來测量，然后把计数结果进行

6、计费累计，根据三表合一的要求，我们可以在一片FPGA上设计三个计费器，分别对不同的抄表数据进行计数。计费器对实时性和稳定性要求较商，因此直接用HDL语言编写，图3为一个计费器的仿真波形。NameRESETl^-CHECLK-t>OUTENJIFEIENJIFEI1-i^IKEEPIWTKEEP2-ukTKEEP3Value:上Pus7975us798Ous7965us799Ous7995us800Ous80&5us0000080000BOOOOB0111B1001BOOOOjESiSnyMiiniabinUiiiniabiiiiHSiin!M

7、!EiiiRSnSn!niHSiinSnS«iHSiiini00110000風••續mit•覆1000100110010100",，.ir,u00000000图3计费器的仿真波形2.2NiosII软核CPU定制NiosII软核是ALTERA公司推出的一种通用32位RISC嵌入式处理器，它特别为可编程逻辑进行了优化设计，并配备有功能完善的开发套件，是ALTERA公司可编程单芯片系统解决方案的核心。利用ALTERA提供的IP核，在SOPCBuilder添加NiosII、Avalon三态总线存储器及需要的接口，设置好相应的参数、基地址和IRQ,生成

8、系统后下载到FPGA,便W以获得一个在处理器、存储器和I/O接口方面都合理的嵌入式系统。2.3网络接口单元［41以太网接口的功能是把计费器的结果按照一定的规则以TC