有線傳輸方式

第四期：M-Bus總線

在之前的文章中小編介紹了其他幾種常用的有線傳輸通信方式。

M-Bus總線概述

M-Bus（Meter Bus）即儀表總線，M-Bus總線開發(fā)的目的是用于滿足網(wǎng)絡系統(tǒng)和遠程抄表的需要。M-Bus總線是Paderborn大學的Dr．Horst Ziegler與TI公司的Deutschland GmbH和Techem GmbH共同提出的，專門用于公共事業(yè)儀表的總線結構，全稱為Meter-Bus，簡稱M-Bus。

在OSI的七層網(wǎng)絡模型中，M-Bus只對物理層、鏈路層、網(wǎng)絡層、應用層進行了功能定義，由于在ISO-OSI參考模型中不允許上一層次改變如波特率、地址等參數(shù)，因此在七層模型之外M-Bus定義了一個管理層，可以不遵守OSI模型對任一層次進行管理。

M-Bus具有布線簡單、拓撲無關、抗干擾強等特點，在非電力儀表中的適用性明顯優(yōu)于RS485、Lonwork等傳輸方式，已在建筑物和工業(yè)能源消耗數(shù)據(jù)采集等方面得到廣泛應用。

M-Bus系統(tǒng)采用半雙工異步通訊，傳輸速率300~9600bps，傳輸距離較遠，總線連接方式采用總線型拓撲結構，可以在幾公里的距離上連接幾百個從設備。M-Bus是一個層次化的系統(tǒng)，由一個主設備、若干從設備和一對連接線纜組成，所有從設備并行連接在總線上，由主設備控制總線上的所有串行通信進程。典型的M-Bus總線框架，如下圖所示，其中Master表示M-Bus總線控制器，Slave代表掛在總線上的儀表設備，也就是主從應答模式。

M-Bus總線特點

（1）兩線制總線，沒有正負極之分，施工簡單；

（2）采用獨特的電平特征傳輸數(shù)字信號，抗干擾能力強，傳輸距離長；

（3）可以選擇總線供電，降低維護成本；

（4）總線型拓撲結構，擴展方便，組網(wǎng)成本低；

（5）任一從站的故障不影響整個總線的功能；

（6）專門設計的報文格式，滿足能耗計量儀表聯(lián)網(wǎng)和遠程讀數(shù)的需要。

M-Bus總線工作原理

M-Bus兩線電纜通常采用標準雙絞線，沒有正負極之分。布線無拓撲要求，總線自供電，具有抗干擾能力強、中繼級數(shù)多、帶終端級數(shù)多等優(yōu)勢，是目前自動抄表系統(tǒng)應用的最好的總線標準之一。

M-Bus物理層碼流傳輸具有獨特的電平特征。主設備到從設備的碼流傳遞通過電平的偏移實現(xiàn)，從設備到主設備的碼流傳遞則通過調制從設備消耗的電流來實現(xiàn)。定義邏輯“1”為MARK，邏輯“0”為SPACE。

M-Bus主設備向從設備發(fā)送邏輯“1”（MARK）時，總線電壓為Vmark（≤42V），發(fā)送邏輯“0”（SPACE）時，電壓下降10V以上，降到Vspace（≥12V）；從站向主站發(fā)送邏輯“1”時，從站所取電流為Imark（≤1.5mA），發(fā)送邏輯“0”時，從站的M-Bus接口會在Imark上加上脈沖電流11-20mA，形成Ispace。

主設備通過檢測總線上是否出現(xiàn)11-20mA脈沖電流確定接收“0”還是“1”；從設備接收數(shù)據(jù)時，由于總線絕對電壓會隨著距離和總線電流變化而變化，故通過檢測總線電壓與動態(tài)參考電壓是否相差10V以上來確定接收“0”還是“1”。因此M-Bus在任何時候的數(shù)據(jù)傳輸都是單向傳輸，從主設備到從設備或自從設備到主設備，這種通信方式不僅實現(xiàn)了對從設備的遠程供電同時還獲得較強的抗干擾能力，能抵抗外部干擾。

M-Bus協(xié)議規(guī)定總線處于空閑狀態(tài)是用邏輯“1”表示，即總線電壓維持在Vmark，而每個從站取電流Imark≈1.5mA，即兩線制總線上的總電流等于Imark*從站總數(shù)。這樣無論總線處于空閑狀態(tài)還是數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，總線電壓不低于Vspace，每個從站獲取電流不小于Imark，這個電流就可用作從站供電電源。在M-Bus的正常運行狀態(tài)下，總線可以持續(xù)不斷地既傳輸信號又提供電源，使終端儀表所用電池成為備用電源，減少了儀表定期維護、更換電池等工作，儀表的安裝位置也可以比較隨意。

M-Bus總線廣泛應用于各類控制器、集中器等設備裝置中，便于控制系統(tǒng)收集相關儀表的實時數(shù)據(jù)，然后再通過各類通信方式將數(shù)據(jù)傳送至服務器做分析處理，這樣就可以實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的實時采集、巡檢和監(jiān)控等功能。M-Bus總線被廣泛應用于三表集抄、智能家庭控制網(wǎng)絡、消防報警及聯(lián)動網(wǎng)絡、小區(qū)智能化控制網(wǎng)絡、中央空調控制系統(tǒng)領域中。

審核編輯：湯梓紅