基于Ethernet的DZ3电力线载波阻抗测试系统

　　电力线网络分布广泛，其接入的负载复杂多样并具有时变性，载波信道的阻抗匹配与否严重影响着电力线载波的可靠、实时传输［1］。在电网处于工作状态时，人们会测量电网载波信道的阻抗值，通过这些数据来优化载波信号，保障载波通信和抄表的质量。DZ3载波阻抗测试装置正是用于测量低压电力线的载波信道阻抗，它主要由主站和终端两部分组成。

　　主站通过向测试终端发送统一格式的报文指令来控制终端的具体 *** 作。主站负责接收、存储终端测试所得的数据，并对终端上传的数据进行相关处理。终端依据自由坐标轴阻抗测试原理，可测量80 kHz~500 kHz量程范围内的低压电力线载波信道阻抗的模值和相位［2-3］。每个终端都配有一个独一无二的ID号。当终端与主站连接成功时，主站管理软件的界面上会显示出在线终端设备的ID号，通过选中ID号来对相应的终端设备发送指令。使用主站管理软件设置测试频点、测量时间间隔等参数，终端可自动完成单一频点或是多个频点的载波阻抗测量，并保存测量数据。

　　通过主站设置相应的参数可使终端实现阻抗的自动化测试，主站与终端之间有三种通信方式：USB、GPRS及以太网通信方式，从而使阻抗测试更加方便。使用一根USB连接线直接把计算机与终端相连，主站便可读取终端中的测量数据，并向终端发送指令，但电脑的USB接口有限，一台PC机不能同时控制多台终端，且USB连接线长度有限只能近距离测试［4-5］。也可采用GPRS的通信方式，在终端的GPRS模块中安上客户识别模块SIM卡（Subscriber IdenTIty Module），主站的通信设置项选择GPRS通信即可控制终端运行，但这种方式费用较高［2］。为了降低测试费用并实现对不同地点的多台终端的同时监控，新增了以太网的通信方式。以太网可封装任何协议的数据，具有标准化成熟、灵活性好、成本低、易于使用等优势，选用以太网通信方式，主站可同时监控在同一局域网内的多台终端设备［6，7］。

　　2   DZ3载波阻抗测试终端以太网通信方式调测

　　DZ3载波阻抗测试终端原有USB与GPRS两种通信方式，现在又添加了以太网的通信方式［8］。其实质是在终端硬件原有基础上增加了一个以太网转串口模块，并在终端的软件部分进行了串口接收数据的相关修改。该模块给每台终端设备都设置了一个IP号，可自动侦测10/100 Mb/s的网络环境，实现TCP/IP到TTL间的数据转换。为确保使用新的通信方式时，终端与主站间能正常地进行命令与数据的传输，且不影响其他所有模块正常工作，需要在使用前对其进行相应的测试。

　　2.1 终端部分程序的修改

　　以太网数据收发方式除04命令（主站向终端发送要求上传ID号的命令）外，其他所有命令与USB通信方式相同，数据处理方式也与USB一致，程序都进入USB_Poll（）函数进行命令的处理，只是测量数据包的发送方式不同于USB，采用的是串口发送，再经串口转以太网接口模块，最后由以太网上传至主站。因此，终端的程序需增加判断终端连接上线的函数，并在串口接收数据及部分命令处理程序中进行修改。具体执行步骤如下：

　　（1）修改串口0接收中断函数void IntUart0Rx（void） interrupt 4。原程序负责接收主站发送给终端的所有命令，将接收到的命令存入临时缓存中，再调用接收串比较函数来判定接收的命令标置位。现在程序中增加了以太网连接方式标记位，用于处理以太网连接方式的数据，再依据命令的第二位（命令的第二位数字表示当前接收命令的长度）来截取测试所需的有效位数。

　　（2）修改接收串比较函数GPRS_RecString_Comp（Uart0_Re_buf）。该函数原用于比较GPRS通信方式时接收到的字符串，以便相应标志位的设置。现在终端新增了以太网与串口接口转换的通信模块，当终端与主站都上线并处于同一局域网时，为确认终端设备是否已经与主站连接成功，主站会向终端发送04命令，即ID号上传请求命令。此时，若终端已连接上线，终端的串口中断接收函数可接收到04命令，然后进入接收串比较函数。比较函数把接收到的命令与程序中记录的正确命令相比较，若接收的命令完全正确，终端会立即把ID号回复给主站，并把以太网通信方式标记位设置为1，表示终端与主站连接成功。否则表示终端与主站连接失败，主站无法使用以太网的方式向终端发送命令及接收终端上传的数据。

　　（3） 修改void USB_Poll（unsigned char *n）函数。该函数原是USB通信方式的命令处理函数，由于以太网通信方式的命令处理同USB一致（04命令除外），只有处理后的数据包发送方法不同，因此，在原函数中调用了串口发送程序。当以太网通信方式标记位的值为1时，终端的数据包采用串口发送至串口转以太网模块，经以太网传至主站。