摘  要: 介紹水表" title="水表">水表智能抄表系統的核心部分——抄表手機，以及如何用32位機S3C44B0X" title="S3C44B0X">S3C44B0X來實現抄表手機的功能。

　　關鍵詞: 智能抄表系統  抄表手機  S3C44B0X CPU  ARM" title="ARM">ARM7TDMI核 USB" title="USB">USB總線

 1 水表智能抄表系統簡介

　　目前，自來水表都是機械式的，而且多數自來水表都裝在戶內，這給水表抄表員帶來了很大的麻煩。當抄表員抄表時，必須挨家挨戶用肉眼讀取水表的讀數，然后登記在隨身攜帶的小本子上。回去以后，還要由專門的電腦輸入員把水表讀數輸入到計算機中的數據庫里，計算出本月的用水量，再打印出本月各用戶應交的水費。這一過程不但工作量大，而且很容易出錯。現在得理上海電子有限公司開發出了智能水表，對機械水表中的指針轉過的圈數進行計數，通過串口(RS422)發送水表讀數。這給自來水表的智能抄表系統奠定了基礎。

　　自來水表的智能抄表系統框圖如圖1所示。用戶的機械式水表改裝成智能水表后，連接到裝在樓底下的匯集器上。匯集器每隔一定的時間(具體時間可以設置)對智能水表采集一次數據，保存在存儲器里。如果該樓梯的用戶數大于16個或連線超過500m時，需在智能水表與匯集器之間加中繼器，以增加驅動能力。智能抄表系統中的核心部分是便攜式抄表手機。它的主要任務是用自己的指令解釋并運行上位機所編的Foxpro程序;采集匯集器或者智能水表的數據，更新數據庫中的內容;并與上個月數據相比較，計算出用水量并當場打印賬單，由抄表員將各用戶的賬單放到樓梯口的用戶信箱中;通過手機上的USB接口可以將數據傳輸給計算機，由計算機進行處理、存檔。從而實現了水表到計算機的數據自動采集、傳輸、處理、打印等工作，免去了大量的手工勞動，極大地提高勞動效率。

　　抄表手機是連接上位機與匯集器、智能水表的核心部分。它有鍵盤輸入，可以手動查詢、更新數據庫中的數據;大屏幕LCD點陣顯示，良好的人機對話界面;16MB FLASH RAM，用于存放系統配置文件、程序及數據庫文件;2個RS232接口，一個USB接口。其中一個RS232接口連接紅外轉發器，實現同智能水表、匯集器的有線或紅外通訊，完成對每個水表的數據采集工作，并可通過該接口對匯集器或智能水表進行設置、修改。另一個RS232接口作為與微型串口打印機的通訊口。USB接口完成同計算機的通訊，可以將抄表手機中的數據傳送給計算機，也可以接收計算機下傳的DBF和PRG文件及其他系統配置文件。

2 32位機S3C44B0X在智能抄表系統中的應用

　　S3C44B0X CPU是SAMSUNG公司推出的基于ARM7TDMI核的精簡指令系統的32位高速處理器。它的工作電壓為3.3V，內核ARM7TDMI的工作電壓僅為2.5V，大大降低了芯片的功耗。S3C44B0X帶有:①8個 MEMORY BANKS，用于管理外部存儲器，最大存儲容量達到256MB。可外擴EPROM，SDRAM，FLASH RAM，USB，LCD。每個Bank支持8/16/32位的數據格式，可尋址32MB(除BANK0，其后4MB保留給內部寄存器使用)。其中BANK0專用于系統啟動，因此它的存儲器必須是線性尋址并且有記憶功能;BANK6、7專用于SRAM、FP/EDO/SDRAM等;②LCD控制器支持單色、4、16級灰度的LCD模塊;支持4位的單雙行掃描、8位的單行掃描形式的顯示類型;支持的主要顯示點陣為:640×480， 320×240， 160×160等;③兩路UART口，最高波特率為115200baud，支持IrDA 1.0，可用于紅外通訊;④5路PWM調制輸出，可用于控制蜂鳴器輸出不同聲音，提示系統各類信息;⑤71個I/O口，包括8個外部中斷源，可用于鍵盤、LCD背光、照明控制等;⑥8路10位A/D轉換器，可用于系統電池檢測;⑦帶日歷功能的系統實時時鐘，可用于紀錄抄表時間;⑧內置的PLL鎖相環可以設置系統工作頻率，最高達73MHz;⑨4種系統工作模式:正常、慢速、閑置和停止模式。根據需要設置不同的工作方式，可以降低系統功耗。

　　用S3C44B0X實現智能抄表手機功能的硬件連接圖如圖2所示。

2.1 S3C44B0X與SDRAM HY57V161610D的連接

　　在抄表手機中運行的是一個自己編寫的小型操作系統。它擁有自己的文件系統，能夠解釋并運行上位機所編寫的Foxpro程序。由于牽涉到對數據庫的操作，系統所需的內存較大。本系統選擇了HYUNDAI公司的SDRAM—HY57V161610D。它的數據寬度為16位，由兩個BANK組成，共2MB的存儲容量。由于S3C44B0X的BANK6、7支持SDRAM，因此它與HY57V161610D的連接相當簡單，不需要軟件驅動程序，只要設置兩個寄存器即可。在BWSCON寄存器中設置BANK6的數據寬度為16位，在BANKCON6寄存器中設置MT=0X3，Trcd=0X0，SCAN=0X0。

2.2 S3C44B0X與FLASH KM29U128T的連接

　　抄表手機中保存抄表所得的數據庫。當用戶較多時，數據庫會占用較大的存儲空間。特別是當進行一個月用水報表分析時，匯集器每隔一小時(或者更短)就存儲一次數據，抄表手機必須讀取這一個月的全部數據。此時的數據庫是相當龐大的。因此選擇了SAMSUNG公司的FLASH—KM29U128T，該FLASH存儲容量達16MB，足夠數據庫存儲使用。它的不足之處是:它不是線性尋址的，存儲速度較慢;讀寫比較麻煩，必須按頁為單位(512字節)進行讀寫，每次寫之前必須對該頁所在的BLOCK進行一次擦除;而且它并不保證每個BLOCK(32PAGE為一個BLOCK)都是好的，壞率為1%，但它保證前兩個BLOCK肯定是好的。

　　利用前兩個BLOCK建立一個FAT表，用邏輯的BLOCK號對應物理上的BLOCK，每次讀寫都對邏輯上的BLOCK進行操作。在每次寫操作時都進行一次讀操作，與所寫的內容進行比較。如果發現有所不同，就再寫一次;若再錯就認為該BLOCK壞了，做好標記并找后面好的BLOCK來代替，這樣能保證邏輯上的BLOCK都是好的。

2.3 3C44B0X與LCD TCM-A0902的連接

　　3C44B0X自帶LCD控制模塊，但它并不支持所有點陣形式的LCD。為了充分利用該芯片，可以選它所支持的LCD。但如果一定要用其他的LCD，這也沒關系，因為對LCD的操作就象對其他的存儲器操作一樣簡單。

　　本系統選用的是EPSON公司的TCM-A0902、單色、320×200。直接使用3C44B0X的BANK4來控制。由于3C44B0X是高速處理器，因此在對LCD操作時加入了軟延時。

　　LCD顯示滿屏的程序如下:

#define LCDCMD (*(volatile unsigned char *) 0x8000000)

#define LCDDATA (*(volatile unsigned char *) 0x8000001)

void Lcd_Displayfull(void )   　　           //顯示滿屏

{     int j;

       U8 i，k;

       LCDCMD=PASET;             　　　　　  //頁面設置，page0

       LCDDATA=0x0;

       LCDCMD=CASET;                     　　//列設置， column0

       LCDDATA=0x0;

       LCDDATA=0x0;

　　　 for(i=0；i<25；i++)            　　　　//從第0頁到24頁

              { for(j=0；j<320；j++)     　　 //從第0列到319列

                    { LCDCMD=MWRITE; 　　 　  //寫命令

                    LCDDATA =lcd_disp[i][j];  //寫數據

                    for(k=0；k<3；k++);       //軟延時

              }

              LCDCMD = RETURN; //換頁

　　　}

}

2.4 3C44B0X與USB9603的連接

　　由于抄表手機抄表所得的數據是以數據庫的形式傳送給上位機，當數據庫較大時不可能通過串口傳送。USB通訊時，最高理論傳輸速率可達到12MB/s，因此可以通過USB來傳送數據庫。由于3C44B0X不帶USB接口，因此必須外擴一個USB接口。

本系統選用NATIONAL公司的USBN9603。它是9602的改進型，對9602存在的一些缺陷作了改正，并減少了部分寄存器，使得對USB通訊的編程相對簡單了許多。由于牽涉到對FLASH的操作，USB的通訊速率并沒有想象的那樣高。下傳數據庫時，由于要對FLASH進行寫操作，USB的傳輸速率只有200KB/s；但是上傳時只對FLASH進行讀操作，USB的傳輸速率就明顯快多了，可以達到800KB/s。因此，選擇何種FLASH，如何對FLASH進行編程，對USB的傳輸速率有較大的影響。

2.5 抄表手機其他部分

　　抄表手機還包括鍵盤輸入、串口通訊、電池檢測等部分。這幾部分比較簡單。比如鍵盤輸入部分:如果想用鍵盤中斷，只要用外部中斷EINT4、5、6、7，因為這四個中斷源的中斷入口地址是同一個，再加上幾個普通的I/O口就可以組成一個中斷鍵盤。如果想改成掃描鍵盤，那也很簡單，只要把EINT4、5、6、7設置成I/O口功能就可以了，硬件上不需要作任何改動。串口通訊也很簡單，只要在S3C44B0X的UART口上外接一片MAX232電平轉換芯片就可以實現標準的RS232通訊功能。電池檢測部分只要把來自電池部分的電壓連接到某個A/D口就可以了。如果所用的電池電壓高于S3C44B0X的工作電壓(3.3V)，通過電阻分壓后再接到A/D口。

　　由于FLASH KM29U128T不是線性尋址的，不能作為系統啟動之用。因此，需要一片線性尋址的EEPROM(如29EE010)作為系統初始化使用。它的主要任務是初始化系統，把存于FLASH中的操作系統調入SDRAM中運行。因此，EEPROM的容量不需很大。硬件連接時注意EEPROM的片選信號應接S3C44B0X的BANK0(NGCS0)。

　　自來水表的智能抄表系統是個比較大的系統，本文只涉及到它的核心部分，而且是硬件部分。軟件部分的工作量也較大，要能夠用S3C44B0X的指令解釋并運行FOXPRO程序。以ARM7TDMI為內核的S3C44B0X能夠在SDT2.5的調試平臺上用標準C語言進行編程調試、軟件仿真，大大縮短了軟件的開發周期。

參考文獻

1 SUMSUNG公司.S3C44B0X USER MANUAL. 

2 SUMSUNG公司.SPECIFICATION KM29U128T. 

3 EPSON 公司.SPECIFICATION TCM-A0902-10. 

4 NATIONAL公司.SPECIFICATION USBN9603.2000 

5 HYUNDAL公司.SPECIFICATION HY57V161610D.1999