MBus仪表总线协议及其应用.doc

M-Bus仪表总线协议及其应用摘要 文章详细介绍了 M・Bus仪表总线，包括总线结构、总线的通信协议，及其在远程抄表 小的应用家用公共事业仪表通过扩展M・Bus总线，使其具有与M・Bus仪表总线通讯的功 能,从而实现远程抄表关键词M・Bus仪表总线应用1概述M-Bus 是 Paderborn 大学的 Dr. Horst Ziegler 与 Tl 公司的 Deutschland GmbH 和 Techem GmbH共同提出的，专门用于公共事业仪表的总线结构，称Meter-Bus,简称 M-BuSoM-Bus仪表总线属于局域网(Local Area Network,简称LAN),是处于同一幢建筑、同 一大学或方圆几公里远地域内的专用网络，被用于连接远程监控计算机和工作站、测量仪表 等设备，以便资源共亨和数据传输M・Bus仪表总线具有LAN的三个基本特征：(1)范围,(2) 传输技术，(3)拓扑结构LAN具有星形(Star Topology)、环形(Ring Topology) 和总线形(Bus Topology)拓扑结构M・Bus —般采用总线形拓扑结构M-Bus仪表总线可以满足由电池供电或远程供电的计量仪表的特殊要求。

当计量仪表收到数 据发送请求时，将当前测量的数据传送到主站，(主站可以是手持单元、计算机或其它数据终 端)主站定期地读取某幢建筑小安装的计量仪表的数据一般而言，挂接在仪表总线上的计量仪表的数H可达数百个，数据传输距离达数千米在总 线上传送的数据具有高度的完整性和快速性2 M-Bus总线的结构模型及特点国际标准化组织(ISO)于1978年提岀了 OSI(open System Interconnection,即开放 系统互联)七层参考模型M・Bus总线协议以ISO-OSI参考模型作为参考，但是只采用了 OSI模型的物理层、数据链路层、网络层和应用层，如表1所示表1 M-Bus总线的结构模型层功能标准应用层格式化数据EN1434-3表示层空会晤层空传输层空网络层路由传送—数据链路层建立数据连接IEC 870物理层连接设备M-Bus仪表总线结构原理见图1所示图1 M-Bus总线结构的原理框图1） 物理丿去物理层的功能是提供一条“非结构位流”传送的物理通道，并为数据链路层提供建立、维护 和解除物理连接物理层规定了主站与从站之间的物理接口的物理和电气特性，负责物理媒 体上信息的接收和发送M・Bus的物理层采用M・Bus总线标准。

2） 数据链路层数据链路层的功能是在物理连接的基础丄建立、维护和解除数据连接数据链路层以帧为单 位传输信息，在每帧信息中附加了许多协议控制信息（如同步信息、地址信息、纠错信息、 应答信息等），以保证信息无差错传送M・Bus的数据链路层采H] IEC870标准3） 应用层应用层是直接面对用户的一层主要功能包括读数据、写数据、密钥设定、广播校对，以及 更改通信速率等等M・Bus的应用层采用EN1 434-3标准M-Bus总线协议为主•从结构的半双工通讯方式，可以进行一主一从或一主多从的操作，从 站均有各自的地址编码采用0.5mm2双绞线，连接250个从站时，最远连接距离可达到 380m o采用1.5mm2双绞线，连接64个从站吋，最远连接距离可达到3600m o M-Bus 总线结构由主站（Master station）,以及挂接在双绞线上的一系列从站（Slave station）组 成，从站之间彼此并联3 M-Bus仪表总线协议主站发出的信息帧来控制每帧由前导字节、帧起始符、仪表类型、从站地址域、控制码、 数据长度、数据域、帧信息纵向校验码及帧结束符等九个域组成，每个域由若干字节组成 帧的格式见图2O前导字节顺起始符仪表类型从站地址域控制码数据长度数据域纵向校验 码顺结束符图 2 M-Bus O式0DOD1D2D3D4D5D6D7P14起始位■8位数据位■■奇偶校验位停止位图3字节传输序列每字节含8位二进制码，传输时加上1个起始位（0）、1个奇偶校验位和1个停止位（1） 共伯位，其传输序列如图3所示。

D0是字节的最低位，D7是字节的最高位，先传低位后 传高位1） 前导字节由主站或从站发送的所有帧前面有一串规定数FI的十六进制的字符“FE”，这些字符称为帧 的前导字节前导字节本质上是一种物理层的耍求，经常用来使接收器适应和同步，一般是 2-4个字符2） 帧起始符帧起始符68H,表示一-帧信息的开始3） 仪表类型仪表类型（T）是指参与通信的从站属于那种类型的计量仪表，如表2所示表2仪表类型T10H-19H20H"29H30H"39H表示仪表类型水表热量表燃气表（4） 地址域地址域由七个字节组成（A0A1 A2A3A4A5A6）,每个字节为2位BCD码格式地址长度 为14位十进制数其中A6A5为厂商代码，低地址在前，高地址在后当某一字节以AAH 寻址时，忽略该字节地址当地址为AAAAAAAAAAAAAAH时，为广播地址5） 控制码控制码的格式见图4DOD1D2D3D4D5D6D7功能定义■►从站异常标志传送方向■图4控制码格式其中,D7： 0 —表示由主站发出的控制帧；1 —表示由从站发出的应答帧；D6： 0 —表示从站正确应答；1 -表示从站对异常信息的应答；D5~D0： 控制码000000：保留；000100：读计量数据；000101 :读地址；001000：广播校时；001 100：更改通信速率；010010 :写机电同步数据；010100：写时域；010101：写阀门控制；011010：设定密钥；1 XXXXX :厂商口定义。

6) 数据长度数据长度字段包含一个表示字节数的整数，用十六进制表示，是数据长度字段和校验字段之 间(不包括该两个字段)的数据字节的计数值读数据时数据长度小于或等于64HO写数据 时数据长度小于或等于32H,数据长度等于零表示无数据域7) 数据域(DATA)数据传送时，发送方按字节进行加33H处理，接收方按字节进行减33H处理8) 校验码(CS)一个字节从帧起始符开始到校验码之前的所有各字节进行二进制算术累加，不计超过FFH的 溢出值4数据的传输所有多字节数据域均先传送低位字节，再传送高位字节例如，传送数据域的值为12345678,其传输次序如图5所示发送方CS33H接受方33H图5传输次序图每次通讯先由主站发出命令帧，被选择的从站根据命令帧的要求做出响应传输响应的时序 见图6、图7o数据通信过程中，若接收方检测到校验和奇偶校验或格式出错，均放弃该信息帧不予响应敢覺金求 垃址・n1=0 1=1*1Tframe （帕传■时闻I）主机请求 地址从机聘应堆址・n图6主机请求成功图Td（字节樓输时阎） 待时间） <-Tr（^l应討间）Tframe （帙传■时闻I）T〉=Tr（响国时间）Tframe （帙犢输时阀）应答错潺时间转Tframe （箱传■时阎）Td（字节怡■时阎） «・t（G宙霍待时间） "TrfZfi 时阎）Tta（实际族传输时间）An（歧帰空的旳阎）Tframe （帕信・时阀）图小,Tbit =1 /波特率秒……二进制位传送时间Tbyte = 11Tbit——字节传送时间Td 1 = Tbyte——延迟时间Tframe =帧字节数* Tbyte 帧传输吋间Tr = 50ms +30 * Tbyte 最长响应吋间Tfba二实际帧字节长度* Tbyte——实际帧传输时间TbW 1Tbyte——字节间的停顿吋间 5 M-Bus仪表总线的应用M-Bus总线（户用仪表总线）的工作状态分为数据传输状态和空闲工作方式两种。

数据传输 状态乂分为主站至从站的数据传输和从站至主站的数据传输主站至从站的数据传输只允许一个主站连接到户用仪表总线主站工作时应向总线提供电源 仪表总线的应用示意图如图8所示远悝供电RL1022OS22OQi逗外俣电S zz iz 糾頰总找2*用仪农总线图8 M-bus的应用6小结M-Bus仪表总线是一种低成本的户用电子系统，可以实现公共事业表的联网和远程抄表功 能公共事业表包括户用电表、水表、热量表等计量仪表文章详细介绍了 M・Bus仪表总线, 包括总线结构、总线的通信协议，及其在远程抄表中的应用家用公共事业仪表通过扩展 M-Bus总线，使其具有与M・Bus仪表总线通讯的功能，从而实现远程抄表来源:上海理工 大学信息与控制工程研究所沈昱明甄兰兰管晓春魏捷（上海理工大学，上海200093）引用参考文献1. TSS721 A METER_BUS TRANSCEIVER . Texas Instruments Incorporated, April, 19972•常东来 江K TSS721A在自动抄表系统中的应用.电子技术应用，2000, 8:59-60。