引言
自20世紀初水、電、氣引入計量表以來，人工抄表方式一直是最傳統(tǒng)的方式。這種后付費的工作方式的缺點是工作量大，常常因收不到費造成燃氣經(jīng)營企業(yè)的巨大經(jīng)濟負擔。從20世紀90年代開始，我國燃氣行業(yè)開始推廣使用IC卡預付費燃氣表，從而有效解決了抄表入戶和收費難的問題。但是隨著燃氣行業(yè)的發(fā)展，管理日益精細化，單純的IC卡預收費方式無法有效解決氣量實時統(tǒng)計問題，不能給運行調(diào)度、財務核算帶來更多的幫助。近年來，無線遠程抄表技術(shù)開始在國內(nèi)逐步普及，其成本低、攜帶方便的特點特別適合燃氣表行業(yè)的應用。
1 傳統(tǒng)無線遠傳抄表系統(tǒng)的設計原理
傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計涉及到硬件和軟件設計兩個過程。一般來說先考慮硬件設計方案，確定采用什么樣的控制方式(針對手持方式的設備還要考慮設備因電池供電而面臨的功耗問題)，然后才考慮采用什么樣的軟件設計。因此，不但在硬件設計環(huán)節(jié)花費了大量的精力和時間，而且所設計出來的方案是否滿足實際需要還需經(jīng)過反復實際測試和完善，才能最后定型和投入批量生產(chǎn)，無法滿足實際工程應用中對產(chǎn)品周期的限制。充分考慮到穩(wěn)定性和產(chǎn)品供貨周期的特點，本文采用深圳華禹工控二次開發(fā)的MTK6225手機平臺來作為手持式無線遠程抄表的硬件解決方案。
2 本方案設計思想
傳統(tǒng)的手機應用一般多為通話、短信和多媒體應用，而在嵌入式行業(yè)幾乎沒有它的身影。
究其原因還是手機技術(shù)一直被手機公司所壟斷，由于手機系統(tǒng)本身的不開放性，使得它的行業(yè)應用也很難被了解，比如手機系統(tǒng)如何將更多的I／O口引出以適應DIY的需要。本文以MTK6225手機平臺為例說明。
MTK6225是臺灣聯(lián)發(fā)科技有限公司推出的一款具有高集成度的手機應用多媒體芯片。它具有如下功能：
◆采用了104 MHz的ARM7高速CPU；
◆支持1．8～3．2 inch彩色LCD；
◆支持手寫觸摸、漢字識別；
◆支持多媒體功能，如MP3、MP4、攝像頭、和弦鈴音；
◆支持GPRS、GSM、SMS等；
◆支持JAVA。
作為一個完整的多媒體手機，MTK6225在電池的功耗管理上也異常出色，但以它目前的特點也僅是作為普通手機應用，而作為控制領(lǐng)域的移動應用似乎是不現(xiàn)實的事情。
深圳華禹工控在充分消化了MTK6225平臺的相關(guān)資源后，推出了面向控制領(lǐng)域行業(yè)應用的基于MTK6225芯片解決方案的旋風001手機通用開發(fā)模塊。除了原來所具備的通信和多媒體功能外，它的最大特點是：
①將MTK6225芯片所有可外部使用的128個I／O引腳外部擴展供使用，這其中包括GPIO、串口、并口、USB口、LCM屏接口、電源、開關(guān)機口等；
②推出了基于J2ME的JAVA硬件控制，通過JAVA編程實現(xiàn)對I／O口的控制，并提供了豐富的應用實例。
采用該MTK6225開發(fā)模塊的目的就是要縮短產(chǎn)品的設計周期，同時保證硬件解決方案的穩(wěn)定可靠。作為已經(jīng)量產(chǎn)4年多，手機出貨量以億來計算的MTK6225平臺方案，其硬件可靠性和低功耗性能已經(jīng)不容質(zhì)疑；同時，它的ARM7內(nèi)核的處理速度已經(jīng)完全滿足遠程無線抄表管理系統(tǒng)的設計需要。MTK6225開發(fā)平臺作為移動終端解決方案中最關(guān)鍵的硬件設計方案，使得我們可以把精力完全投入到軟件的應用設計中。
3 遠程抄表管理系統(tǒng)的軟硬件設計
手持式抄表管理系統(tǒng)分成兩部分：具有RF功能的IC卡智能燃氣表，以及同時帶有RF功能的基于MTK6225的手持式遠程抄表系統(tǒng)。本文主要介紹手持式遠程抄表系統(tǒng)的設計。
3．1 硬件設計方案
基于MTK6225手機方案的手持式遠程抄表系統(tǒng)由前后臺兩個部分組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
3．1．1 RF前臺數(shù)據(jù)采集模塊
RF前臺數(shù)據(jù)采集模塊通過UART串口通信接受后臺數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的控制，完成對遠程RF燃氣表數(shù)據(jù)采集，并回傳給后臺系統(tǒng)處理。該模塊由兩部分組成：
①RF無線通信模塊。采用TI公司的超低功耗、1GHz范圍內(nèi)的RF收發(fā)器CC1100CH，通過SPI接口與MCU通信。它具有超低功耗和無線喚醒功能，可滿足移動終端對功耗的要求。
②MCU處理部分。該部分是數(shù)據(jù)采集部分的控制部分，采用了STC89LE516RD+處理器。該處理器最大的特點是，低電壓(3 V)，低電流(正常工作模式為4～7 mA)，通過UART串口與MTK6225后臺處理系統(tǒng)通信，并接收和回傳相關(guān)數(shù)據(jù)。
RF前臺數(shù)據(jù)采集模塊采用了背板的方式通過128引腳的插針與MTK6225后臺處理系統(tǒng)無縫集成，只要對后臺系統(tǒng)的操作界面進行操作即可實現(xiàn)對下位機的數(shù)據(jù)采集，無需人工干預。
3．1．2 MTK6225手機后臺數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
該系統(tǒng)是手持式遠程抄表系統(tǒng)的核心，它采用了深圳華禹工控的旋風001手機通用開發(fā)模塊。除了普通手機的所有基本功能外，它將MTK6225的所有可控I／O引腳(共計128個)以插針的方式全部引出，供二次開發(fā)使用；同時，重新以JAVA形式修改了對I／O口控制的底層驅(qū)動，并可為J2ME應用程序調(diào)用，實際上已經(jīng)成為了一個可二次開發(fā)的移動控制終端。
3．2 軟件設計方案
該系統(tǒng)的軟件主要功能就是采用手持式遠程抄表系統(tǒng)對RF智能燃氣表的用氣量等數(shù)據(jù)進行采集，并送到相關(guān)燃氣管理系統(tǒng)，為氣量的實時統(tǒng)計和合理調(diào)度提供決策依據(jù)。
由于MTK6225手機模塊可以采用C++或者JAVA語言實現(xiàn)管理軟件的編寫，但C++編程需要轉(zhuǎn)成BIN文件固化到手機中，這實際上修改了手機的軟件結(jié)構(gòu)。為此，推薦使用JAVA語言實現(xiàn)對管理軟件的編寫。由于JAVA語言是跨平臺的，只要安裝了JAVA虛擬機即可運行。本軟件設計在JAVA處理上用了下列幾個包：
①COM．MTK包。針對無法完全采用JAVA編寫程序，需采用諸如C或C++編寫的情況，華禹工控采用了JNI方式編寫，例如COM．MTK包中的Gpio．java控制GPIO的方法。通過對該類中接口函數(shù)的調(diào)用，可實現(xiàn)對硬件GPIO的控制。
②Com．huayu．gpio包。該包中的GpioPort．java定義了華禹工控手持設備的GPIO控制引腳編號。
③com．demo．control包。GUIController．java是界面控制的類。
④com．demo．view包。所有界面顯示的類都在該包中。
⑤com．demo．comm包。該包中的CommonResource．java是公共資源類。
⑥com．huayu．studyRfid．midlet．包。StudyRfidl9emo Midelet．java為MIDLet類。
該管理系統(tǒng)的操作界面如圖2所示。
本軟件的數(shù)據(jù)采集方案就是根據(jù)設置RF燃氣表序號和采集總數(shù)量，從小到大依次自動采集。如果被采集的燃氣表沒有應答，則會在所有的燃氣表都采集一遍后，自動對沒有應答的燃氣表進行第二輪采集。一般可以人工設置采集次數(shù)，若在采集次數(shù)內(nèi)還沒有應答，則報錯誤處理，需要人工處理。軟件程序流程如圖3所示。
結(jié)語
采用MTK6225手機開發(fā)平臺設計手持式遠程抄表系統(tǒng)，充分利用了手機終端的高可靠性、電源管理的智能性，使得產(chǎn)品的設計周期大為縮短，可靠性大為增強。這實際上顛覆了傳統(tǒng)的軟硬件設計方式，只需要在手機系統(tǒng)的架構(gòu)上做調(diào)整，使得用戶可以專心考慮軟件的設計而不必擔心硬件的可行性。隨著無線應用的普及和手機解決方案的公開，將會有越來越多的行業(yè)無線應用采用手機平臺的硬件解決方案。