本發(fā)明涉及一種智能電能表，尤其涉及一種單相費(fèi)控智能電能表。

背景技術(shù)：

單相費(fèi)控智能電能表是一種智能電能表，其在電表內(nèi)應(yīng)用電力電子、計(jì)算機(jī)、通信及計(jì)量等技術(shù)，以控制芯片為核心，具有電能量計(jì)量、信息存儲(chǔ)及處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制、信息交互等功能。

現(xiàn)有的單相費(fèi)控智能電能表由于采集數(shù)據(jù)量大、采集周期短、輸出數(shù)據(jù)大導(dǎo)致現(xiàn)有的單相費(fèi)控智能電能表的嵌入式管理系統(tǒng)經(jīng)常出錯(cuò)、卡死等。同時(shí)由于各電力公司需求差異及變化，導(dǎo)致與之對(duì)應(yīng)的智能電能表嵌入式管理系統(tǒng)也需對(duì)應(yīng)頻繁變更與升級(jí)，而現(xiàn)有的單相費(fèi)控智能電能表升級(jí)不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種易于開發(fā)與維護(hù)、方便優(yōu)化配置與升級(jí)的單相費(fèi)控智能電能表。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，提出一種單相費(fèi)控智能電能表，其包括：

費(fèi)控模塊，與費(fèi)控模塊采用7816協(xié)議通信的ESAM模塊；與費(fèi)控模塊采用7816協(xié)議通信的CPU卡；與費(fèi)控模塊通過(guò)存儲(chǔ)接口連接的存儲(chǔ)模塊；與費(fèi)控模塊采用消息驅(qū)動(dòng)通信的LCD顯示模塊與任務(wù)模塊；

所述單相費(fèi)控智能電能表還包括嵌入式管理系統(tǒng)，用以控制所述費(fèi)控模塊、ESAM模塊、CPU卡、存儲(chǔ)模塊、LCD顯示模塊與任務(wù)模塊；

所述嵌入式管理系統(tǒng)包括：

驅(qū)動(dòng)層，所述驅(qū)動(dòng)層包括系統(tǒng)配置模塊以及用戶自定義配置模塊；

應(yīng)用層，所述應(yīng)用層包括多項(xiàng)單相費(fèi)控智能電能表的任務(wù)模塊；

中間層，所述中間層包括：

消息驅(qū)動(dòng)服務(wù)模塊；

節(jié)拍服務(wù)模塊，用于判斷任務(wù)固定的執(zhí)行時(shí)間是否到來(lái)；

所述多項(xiàng)任務(wù)模塊執(zhí)行的任務(wù)根據(jù)節(jié)拍服務(wù)模塊的判斷循環(huán)運(yùn)行；所述多項(xiàng)任務(wù)模塊還可接收消息驅(qū)動(dòng)服務(wù)模塊發(fā)出的消息以確定任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述多項(xiàng)任務(wù)模塊還可接收消息驅(qū)動(dòng)服務(wù)模塊發(fā)出的消息以延時(shí)執(zhí)行、提前執(zhí)行或中斷執(zhí)行任務(wù)。

進(jìn)一步地，所述中間層還包括：

計(jì)量服務(wù)模塊，用于提供計(jì)量芯片驅(qū)動(dòng)以及電流、功率比較服務(wù)函數(shù)；

LCD顯示服務(wù)模塊，用于提供顯示芯片驅(qū)動(dòng)以及解析顯示芯片接口函數(shù)；

時(shí)鐘服務(wù)模塊，用于提供系統(tǒng)時(shí)鐘服務(wù)；

通信服務(wù)模塊，用于提供通信驅(qū)動(dòng)；

存儲(chǔ)服務(wù)模塊，用于提供存儲(chǔ)讀寫函數(shù)。

進(jìn)一步地，所述多項(xiàng)任務(wù)模塊包括：

系統(tǒng)復(fù)位任務(wù)模塊，用于初始化系統(tǒng)各任務(wù)；

費(fèi)控任務(wù)模塊；

顯示任務(wù)模塊；

采樣任務(wù)模塊，用于采集系統(tǒng)電池電壓；

凍結(jié)任務(wù)模塊，用于凍結(jié)電量；

計(jì)量任務(wù)模塊，用于計(jì)算已產(chǎn)生電量值。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)配置模塊包括：端口配置模塊、中斷函數(shù)、硬件配置模塊、電能表配置模塊。

本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果：通過(guò)將嵌入式管理系統(tǒng)劃分為驅(qū)動(dòng)層、中間層和應(yīng)用層，使得應(yīng)用層各任務(wù)之間相互獨(dú)立以消息進(jìn)行信息傳遞；使得當(dāng)需要修改應(yīng)用層的某項(xiàng)功能模塊、或者需要升級(jí)系統(tǒng)配置等時(shí)可以在不改變其他層或者其他功能模塊的前提下變更，提升了管理系統(tǒng)的可靠性和可移植性，也方便進(jìn)行維護(hù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明單相費(fèi)控智能電能表的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明一較佳實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)層的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明一較佳實(shí)施例中中間層的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本發(fā)明一較佳實(shí)施例中應(yīng)用層的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

請(qǐng)參圖1，單相費(fèi)控智能電能表包括有費(fèi)控模塊，與費(fèi)控模塊采用7816協(xié)議通信的ESAM模塊；與費(fèi)控模塊采用7816協(xié)議通信的CPU卡；與費(fèi)控模塊通過(guò)存儲(chǔ)接口連接的存儲(chǔ)模塊；與費(fèi)控模塊采用消息驅(qū)動(dòng)通信的LCD顯示模塊與任務(wù)模塊。

上述7816協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，而上述消息驅(qū)動(dòng)通信方式即為本發(fā)明的嵌入式管理系統(tǒng)中的消息驅(qū)動(dòng)服務(wù)模塊的功能。

本發(fā)明采用嵌入式管理系統(tǒng)以控制上述模塊，使得上述模塊之間的通信方便且便于維護(hù)。

為此，請(qǐng)參照?qǐng)D2、圖3、圖4，本發(fā)明的單相費(fèi)控智能電能表的嵌入式管理系統(tǒng)由三層構(gòu)成，即驅(qū)動(dòng)層、中間層和應(yīng)用層。

驅(qū)動(dòng)層作為嵌入式管理系統(tǒng)的最底層，其用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)中變動(dòng)較小的部分。本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)層分為系統(tǒng)配置模塊和用戶配置模塊兩大塊。

系統(tǒng)配置模塊包括了MCU底層，包括例如NEC0527芯片底層、復(fù)旦微FM301芯片底層或美信71M6542芯片底層；還包括各端口配置模塊，硬件配置模塊，例如PCB選擇、MCU選擇、計(jì)量芯片選擇、時(shí)鐘芯片選擇、是否選擇載波等等；還包括電表配置模塊，例如脈沖常數(shù)、電流規(guī)格、電壓規(guī)格、啟動(dòng)電流檔位、計(jì)量常數(shù)參數(shù)設(shè)置、軟硬件版本號(hào)等。另外由于中斷函數(shù)變動(dòng)較小，因此本實(shí)施例中也將中斷函數(shù)集成于系統(tǒng)配置中。

而用戶配置則包括各種用戶可自定義的模塊，例如任務(wù)、消息及消息參數(shù)的定義，節(jié)拍單位，各種延時(shí)時(shí)間的定義(包括編程狀態(tài)保持分鐘數(shù)、密碼閉鎖保持分鐘數(shù)等)，支持的規(guī)約個(gè)數(shù)，電量定制，費(fèi)控定制，記錄定制，凍結(jié)定制，各種比較服務(wù)定制等。用戶配置模塊還包括其他可自定義的擴(kuò)展模塊。

上述系統(tǒng)配置和用戶配置都是將來(lái)改動(dòng)較小的部分，將其抽離出來(lái)便于后續(xù)的維護(hù)和軟件升級(jí)。

中間層用于提供應(yīng)用層所需完成任務(wù)的各種服務(wù)和消息傳送。中間層的各項(xiàng)配置是本發(fā)明的核心所在，正是有了中間層的配置才能使得應(yīng)用層的各項(xiàng)任務(wù)功能模塊能夠獨(dú)立設(shè)置、互補(bǔ)干擾。具體的，中間層包括有：計(jì)量服務(wù)模塊，用于提供計(jì)量芯片驅(qū)動(dòng)、電量計(jì)量服務(wù)、電流、功率因素等比較服務(wù)函數(shù)；LED顯示服務(wù)模塊，用于提供各種顯示芯片驅(qū)動(dòng)和顯示解析接口函數(shù)；時(shí)鐘服務(wù)，用于提供系統(tǒng)時(shí)鐘服務(wù)函數(shù)；通信服務(wù)模塊，用于提供例如紅外通信、485通信、載波通信服務(wù)；存儲(chǔ)服務(wù)模塊，用于提供存儲(chǔ)區(qū)劃分、存儲(chǔ)區(qū)讀寫函數(shù)、高級(jí)讀寫函數(shù)等服務(wù)；驅(qū)動(dòng)服務(wù)模塊，用于提供各類IIC、RSIO、SPI、ESAM等驅(qū)動(dòng)；記錄和凍結(jié)驅(qū)動(dòng)服務(wù)模塊，用于提供所有記錄、凍結(jié)采用統(tǒng)一的尋找和增加函數(shù)以及公共函數(shù)服務(wù)模塊。

更為重要的，本發(fā)明的中間層還提供有節(jié)拍服務(wù)模塊，用于判斷應(yīng)用層中各任務(wù)固定的執(zhí)行時(shí)間是否到來(lái)。還提供有消息驅(qū)動(dòng)服務(wù)模塊，用于應(yīng)用層中各任務(wù)間的消息傳遞。應(yīng)用層中的各任務(wù)模塊根據(jù)消息驅(qū)動(dòng)服務(wù)模塊傳遞的消息來(lái)決定任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)。例如是延時(shí)執(zhí)行還是中斷執(zhí)行等。

具體的，可參見圖3，應(yīng)用層中的各任務(wù)模塊是根據(jù)智能電能表所需實(shí)現(xiàn)的功能，按照不同的運(yùn)行頻率、不同的功能而劃分設(shè)計(jì)形成的獨(dú)立運(yùn)行的任務(wù)模塊。

該些任務(wù)模塊在后臺(tái)主循環(huán)中運(yùn)行，每個(gè)任務(wù)模塊順序運(yùn)行，沒(méi)有優(yōu)先級(jí)的概念。該些任務(wù)模塊的循環(huán)順序由節(jié)拍服務(wù)模塊確定。即節(jié)拍服務(wù)模塊判斷某一任務(wù)模塊是否已到了其在后臺(tái)主循環(huán)中的固定執(zhí)行時(shí)間。

該些任務(wù)模塊均有自己的消息隊(duì)列，可以接收來(lái)自消息驅(qū)動(dòng)服務(wù)模塊發(fā)出的消息或者中斷模塊發(fā)出的消息。任務(wù)模塊從消息隊(duì)列中取出消息進(jìn)而實(shí)現(xiàn)消息隊(duì)列的功能。

如此，使得該些任務(wù)模塊在功能上彼此獨(dú)立，在執(zhí)行時(shí)，經(jīng)由消息驅(qū)動(dòng)服務(wù)模塊的消息傳遞功能又彼此關(guān)聯(lián)。從而使得當(dāng)在器件、接口電路或者功能需求等方便作出變更時(shí)，只需要修改相應(yīng)的服務(wù)模塊與任務(wù)模塊而不會(huì)影響其他服務(wù)模塊與任務(wù)模塊的工作穩(wěn)定性。

本實(shí)施例中，應(yīng)用層的各任務(wù)模塊包括：電表規(guī)約通信任務(wù)模塊、費(fèi)率計(jì)算任務(wù)模塊；消息池任務(wù)模塊，用于將來(lái)源于中斷的消息發(fā)送給相應(yīng)的任務(wù)模塊；系統(tǒng)節(jié)拍任務(wù)模塊，用于維護(hù)系統(tǒng)節(jié)拍源和調(diào)用節(jié)拍服務(wù)函數(shù)；系統(tǒng)服務(wù)任務(wù)模塊，用于初始化系統(tǒng)各任務(wù)以及確認(rèn)電源是否正常；停電任務(wù)模塊，用于結(jié)束各任務(wù)模塊并進(jìn)入低功耗模式；結(jié)算日任務(wù)模塊，用于調(diào)用結(jié)算日函數(shù)；費(fèi)控任務(wù)模塊，用于各項(xiàng)費(fèi)控功能；計(jì)量任務(wù)模塊，用于計(jì)量參數(shù)的定時(shí)檢測(cè)、電表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀取、電量函數(shù)的執(zhí)行以及電量比較函數(shù)的執(zhí)行；時(shí)鐘任務(wù)模塊，用于定時(shí)調(diào)用時(shí)鐘服務(wù)函數(shù)以及監(jiān)視多功能口特征改變；凍結(jié)任務(wù)模塊，用于定時(shí)凍結(jié)、日凍結(jié)和整點(diǎn)凍結(jié)；記錄任務(wù)模塊，用于編程記錄和開蓋記錄；MCU口線及寄存器維護(hù)任務(wù)模塊，用于每個(gè)大循環(huán)時(shí)檢測(cè)口線和寄存器狀態(tài)，以及統(tǒng)一管理口線和寄存器的方向和高低電平；電表顯示任務(wù)模塊，用于執(zhí)行顯示任務(wù)和顯示函數(shù)的配置；AD采樣任務(wù)模塊，用于按照節(jié)拍檢測(cè)電池電壓；費(fèi)率電價(jià)、階梯電價(jià)切換任務(wù)模塊，用于在費(fèi)率電價(jià)和階梯電價(jià)中切換。

根據(jù)實(shí)際需求，還可在應(yīng)用層中增加其他任務(wù)模塊。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。