本發(fā)明涉及電池板監(jiān)控通信領(lǐng)域，尤其涉及的是一種用于電池板監(jiān)控系統(tǒng)的16種頻率數(shù)據(jù)傳輸方法。

背景技術(shù)：

在這個(gè)高度信息化的社會(huì)，信息和通信已然成為現(xiàn)代化社會(huì)的命脈；廣泛的信息交流促進(jìn)了社會(huì)成員之間的相互合作，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

直流載波通信是通過(guò)直流載波傳送裝置將載波信號(hào)耦合到電力線(xiàn)上，再通過(guò)直流載波接收裝置在電力線(xiàn)上提取上述載波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了電力線(xiàn)直流載波通信。電力線(xiàn)載波通信憑借著通道建設(shè)費(fèi)用低，可靠性高，設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，在光伏系統(tǒng)的安全性能引起大家廣泛重視，并對(duì)信息能被準(zhǔn)確地采集，數(shù)據(jù)傳輸量大提出了苛刻的要求。

目前現(xiàn)有的技術(shù)能實(shí)現(xiàn)直流載波通信的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程（見(jiàn)圖1），由光伏組件背部的接線(xiàn)盒中的數(shù)據(jù)采集及發(fā)送模塊，將脈沖載波信號(hào)耦合到直流電力線(xiàn)中，在遠(yuǎn)端安裝一個(gè)數(shù)據(jù)接收模塊，提取直流電力線(xiàn)上的直流載波信號(hào)，按照沖突概率計(jì)算，上傳數(shù)據(jù)。

一般傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法采用2種頻率傳輸數(shù)據(jù)的方法；由于在4種頻率傳輸模式下，每種頻率分別代表1位數(shù)據(jù)位：0,1；每傳輸一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，發(fā)送模塊需要移動(dòng)數(shù)據(jù)8次，需要啟動(dòng)8次發(fā)送中斷將脈沖載波信號(hào)發(fā)送出去；接收模塊也需要啟動(dòng)8次接收中斷接收數(shù)據(jù)，將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行8次移動(dòng)操作組裝成一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)；上述操作過(guò)程中，控制器中斷啟動(dòng)十分頻繁，移位操作也十分繁瑣；明顯的，用2種頻率來(lái)表示一個(gè)字節(jié)8位數(shù)據(jù)，每一種頻率代表兩位數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)傳輸量較?。恍枰褂?個(gè)周期時(shí)間來(lái)代表一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)時(shí)間，數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間較長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在公開(kāi)的一種電池板監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上傳方法及該電池板監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸處理過(guò)程，提出了一種用于電池板監(jiān)控系統(tǒng)的16種頻率數(shù)據(jù)傳輸方法。主要用于解決傳輸數(shù)據(jù)量小，幀傳輸時(shí)間長(zhǎng)以及處理過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下具體技術(shù)方案：

一種用于電池板監(jiān)控系統(tǒng)的16種頻率數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于：在電池板監(jiān)控系統(tǒng)中每一塊電池板的發(fā)送模塊的發(fā)送的直流載波信號(hào)通過(guò)調(diào)制電路傳輸?shù)街绷麟娏€(xiàn)上，在直流電力線(xiàn)的遠(yuǎn)端的接收模塊，通過(guò)信號(hào)耦合器調(diào)制出直流載波信號(hào)；所述直流載波信號(hào)的傳輸過(guò)程包括：發(fā)送模塊的數(shù)據(jù)處理過(guò)程、發(fā)送模塊的發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程、接收模塊對(duì)數(shù)據(jù)接收過(guò)程、接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理過(guò)程；

a、發(fā)送模塊的數(shù)據(jù)處理過(guò)程；控制器獲取由關(guān)鍵參數(shù)組成的數(shù)據(jù)幀，并計(jì)算出數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度，以字節(jié)為一個(gè)處理單位，然后以先處理第一個(gè)字節(jié)的低半字節(jié)，再處理字節(jié)的高半字節(jié)的順序處理；處理過(guò)程如下：假定數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度為n字節(jié)，實(shí)現(xiàn)需要將直流載波通訊所需求的16種頻率確定下來(lái)，根據(jù)16種頻率計(jì)算出每一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的周期值，最后將周期值建立一個(gè)周期值查找表，并且建立一個(gè)2n的整數(shù)類(lèi)型的數(shù)組，用于存放每4位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的周期值；接下來(lái)先判斷數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是否大于0，如果大于0，說(shuō)明還有需要待處理的數(shù)據(jù)，將讀取字節(jié)的低4位通過(guò)建立好的頻率對(duì)應(yīng)好的數(shù)據(jù)周期值的查找表，找到相應(yīng)的周期值，并將該周期值填入2n大小的數(shù)組中，將數(shù)據(jù)長(zhǎng)度減1，再次進(jìn)入判斷流程，直到數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為0；如果判斷數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不大于0，說(shuō)明數(shù)據(jù)到周期值對(duì)應(yīng)過(guò)程處理結(jié)束，可以啟動(dòng)PWM功能來(lái)調(diào)制直流載波信號(hào)；

b、發(fā)送模塊的發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程；控制器先讀取數(shù)據(jù)通過(guò)高低4位處理后對(duì)應(yīng)的數(shù)組長(zhǎng)度，進(jìn)入PWM中斷，先判斷數(shù)組的長(zhǎng)度是否大于0，如果是大于0，說(shuō)明還有需要調(diào)制發(fā)送的數(shù)據(jù)，將周期值加載給周期寄存器值，并設(shè)置比較寄存器的值，然后將數(shù)組長(zhǎng)度減1，退出本次中斷，等待下次PWM中斷；如果判斷數(shù)組長(zhǎng)度不大于0，說(shuō)明數(shù)據(jù)已經(jīng)調(diào)制完畢，等待下一幀數(shù)據(jù)發(fā)送。

c、接收模塊對(duì)數(shù)據(jù)接收過(guò)程；從直流電力線(xiàn)上傳輸過(guò)來(lái)的直流載波信號(hào)通過(guò)專(zhuān)有調(diào)制電路調(diào)制出來(lái)后，將信號(hào)送入控制器捕獲模塊，控制器啟動(dòng)捕獲中斷進(jìn)行處理，控制器通過(guò)讀取捕獲值，計(jì)算出頻率的周期值，然后由計(jì)算的周期值，通過(guò)值查找表查得周期值所對(duì)應(yīng)的4位數(shù)據(jù)，將4位數(shù)據(jù)存放在2n的數(shù)組中。接著判斷數(shù)據(jù)幀是否接收結(jié)束，如果沒(méi)有接收結(jié)束，將繼續(xù)等待下次中斷；如果已經(jīng)接收結(jié)束，將指示一幀數(shù)據(jù)完成接收的標(biāo)志位置1，退出數(shù)據(jù)捕獲中斷；

d、接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理過(guò)程；控制器通過(guò)查詢(xún)數(shù)據(jù)完成的標(biāo)志位是否為1，如果是為1，將進(jìn)入組幀處理，組幀的處理過(guò)程如下：判斷數(shù)組長(zhǎng)度是否大于0，如果是大于0，說(shuō)明還有數(shù)據(jù)需要處理，控制器將從低4位所在字節(jié)讀取數(shù)據(jù)，從高4位所在字節(jié)讀取數(shù)據(jù)并向左移動(dòng)，然后將兩個(gè)字節(jié)進(jìn)行按位或操作，將所得結(jié)果字節(jié)數(shù)據(jù)存放在n大小的幀數(shù)組中，2n的數(shù)組長(zhǎng)度減2，進(jìn)入下一個(gè)數(shù)據(jù)處理，知道2n的數(shù)組里的數(shù)據(jù)處理完成為止；如果2n的數(shù)組的長(zhǎng)度位不大于0，說(shuō)明一幀數(shù)據(jù)組幀完成，將數(shù)據(jù)完成的標(biāo)志位標(biāo)志位清零并且將幀處理標(biāo)志位置1，用于應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)是否組幀完成的判斷，最后結(jié)束幀處理組幀過(guò)程。

優(yōu)選的，采用16種頻率來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，用16種頻率來(lái)表示一個(gè)字節(jié)8位數(shù)據(jù)，每一種頻率代表四位數(shù)據(jù)位，在16種頻率模式下，每種頻率分別代表數(shù)據(jù)0000(0),0001(1),0010(2),0011(3),0100(4),0101(5),0110(6),0111(7),1000(8),1001(9),1010(A),1011(B),1100(C),1101(D),1110(E),1111(F)；一個(gè)字節(jié)8位數(shù)據(jù)需要2個(gè)獨(dú)立的頻率傳輸，發(fā)送模塊對(duì)一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行2次移位操作，將一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)通過(guò)啟動(dòng)2次中斷將數(shù)據(jù)耦合到直流電力線(xiàn)上；接收模塊啟動(dòng)2次接收中斷，將接收的一個(gè)字的數(shù)據(jù)進(jìn)行2次移位操作組裝成一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)由在電池板監(jiān)控系統(tǒng)中所述控制器啟動(dòng)采集電池板電壓、電流和溫度等關(guān)鍵參數(shù)數(shù)據(jù)組合成，形成數(shù)據(jù)幀。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）傳輸量大；16種頻率傳輸模式下，1個(gè)頻率可以代表4位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量是2種頻率傳輸模式下的4倍；

（2）傳輸時(shí)間短；16種頻率傳輸模式下，2個(gè)周期可以代表4位數(shù)據(jù)，傳輸時(shí)間是2種頻率傳輸模式下的四分之一；

（3）控制器操作量少；16種頻率傳輸模式下，控制器在發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)對(duì)中斷的啟動(dòng)次數(shù)，以及數(shù)據(jù)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的拆分操作和接收數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)據(jù)的組裝操作次數(shù)是2種頻率傳輸模式下的四分之一。

附圖說(shuō)明

為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1 電池板監(jiān)控直流載波通信裝置的系統(tǒng)示意圖；

圖2 2種頻率傳輸模式下單字節(jié)操作次數(shù)；

圖3 16種頻率傳輸模式下單字節(jié)操作次數(shù)；

圖4 2種傳輸模式下傳輸單個(gè)字節(jié)所需時(shí)間的對(duì)比圖；

圖5 發(fā)送模塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)頻率的周期值處理過(guò)程；

圖6 發(fā)送模塊對(duì)一幀數(shù)據(jù)的周期值發(fā)送PWM流程圖；

圖7 接收模塊對(duì)直流電力線(xiàn)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過(guò)捕獲接收數(shù)據(jù)的過(guò)程；

圖8 接收模塊將接收的數(shù)據(jù)組裝成一幀標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)幀；

表1 頻率，周期值與數(shù)據(jù)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

本實(shí)施例提供用16種頻率來(lái)表示一個(gè)字節(jié)8位數(shù)據(jù)的方法，每一種頻率代表四位數(shù)據(jù)位（見(jiàn)表1），傳輸量約是在2種頻率下的傳輸模式下的4倍；需要使用2個(gè)周期時(shí)間代表一個(gè)字的數(shù)據(jù)時(shí)間，數(shù)據(jù)傳輸量只是2種頻率下傳輸模式的四分之一（見(jiàn)圖4）；控制器中斷啟動(dòng)次數(shù)與數(shù)據(jù)移位操作次數(shù)也是2種頻率模式下的四分之一，可以減輕控制器處理數(shù)據(jù)的開(kāi)銷(xiāo)。

在16種頻率模式下，每種頻率分別代表數(shù)據(jù)：0000(0),0001(1),0010(2),0011(3),0100(4),0101(5),0110(6),0111(7),1000(8),1001(9),1010(A),1011(B),1100(C),1101(D),1110(E),1111(F)。一個(gè)字節(jié)8位數(shù)據(jù)需要2個(gè)獨(dú)立的頻率傳輸。發(fā)送模塊對(duì)一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行2次移位操作（見(jiàn)圖3），將一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)通過(guò)啟動(dòng)2次中斷將數(shù)據(jù)耦合到直流電力線(xiàn)上；接收模塊啟動(dòng)2次接收中斷，將接收的一個(gè)字的數(shù)據(jù)進(jìn)行2次移位操作組裝成一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例在電池板監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，在電池板監(jiān)控系統(tǒng)中每一塊電池板的發(fā)送模塊與接收模塊之間連接如圖1所示；每一塊電池板的發(fā)送模塊的發(fā)送的直流載波信號(hào)通過(guò)調(diào)制電路傳輸?shù)街绷麟娏€(xiàn)上，在直流電力線(xiàn)的遠(yuǎn)端的接收模塊，通過(guò)信號(hào)耦合器調(diào)制出直流載波信號(hào)。

在電池板監(jiān)控系統(tǒng)中，控制器啟動(dòng)采集電池板電壓，電流和溫度等關(guān)鍵參數(shù)?？刂破鲗⑦@些關(guān)鍵數(shù)據(jù)組合成一幀數(shù)據(jù)幀，本申請(qǐng)并不對(duì)數(shù)據(jù)幀格式做進(jìn)一步限定。

如圖5所示為發(fā)送模塊的數(shù)據(jù)處理過(guò)程，控制器獲取由關(guān)鍵參數(shù)組成的數(shù)據(jù)幀，并計(jì)算出數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度，以字節(jié)為一個(gè)處理單位。然后以先處理第一個(gè)字節(jié)的低半字節(jié)，再處理字節(jié)的高半字節(jié)的順序處理，處理過(guò)程如下：

現(xiàn)在假定數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度為n字節(jié)，實(shí)現(xiàn)需要將直流載波通訊所需求的16種頻率確定下來(lái)，根據(jù)16種頻率計(jì)算出每一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的周期值，最后將周期值建立一個(gè)周期值查找表，并且建立一個(gè)2n的整數(shù)類(lèi)型的數(shù)組，用于存放每4位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的周期值；接下來(lái)先判斷數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是否大于0，如果大于0，說(shuō)明還有需要待處理的數(shù)據(jù)，將讀取字節(jié)的低4位通過(guò)建立好的頻率對(duì)應(yīng)好的數(shù)據(jù)周期值的查找表，找到相應(yīng)的周期值，并將該周期值填入2n大小的數(shù)組中，將數(shù)據(jù)長(zhǎng)度減1，再次進(jìn)入判斷流程，直到數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為0；如果判斷數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不大于0，說(shuō)明數(shù)據(jù)到周期值對(duì)應(yīng)過(guò)程處理結(jié)束，可以啟動(dòng)PWM功能來(lái)調(diào)制直流載波信號(hào)。

發(fā)送模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程如圖6所示。

控制器先讀取數(shù)據(jù)通過(guò)高低4位處理后對(duì)應(yīng)的數(shù)組長(zhǎng)度；進(jìn)入PWM中斷，先判斷數(shù)組的長(zhǎng)度是否大于0，如果是大于0，說(shuō)明還有需要調(diào)制發(fā)送的數(shù)據(jù)，將周期值加載給周期寄存器值，并設(shè)置比較寄存器的值，然后將數(shù)組長(zhǎng)度減1，退出本次中斷，等待下次PWM中斷；如果判斷數(shù)組長(zhǎng)度不大于0，說(shuō)明數(shù)據(jù)已經(jīng)調(diào)制完畢，等待下一幀數(shù)據(jù)發(fā)送。

接收模塊對(duì)數(shù)據(jù)接收過(guò)程如圖7所示。

從直流電力線(xiàn)上傳輸過(guò)來(lái)的直流載波信號(hào)通過(guò)專(zhuān)有調(diào)制電路調(diào)制出來(lái)后，將信號(hào)送入控制器捕獲模塊。控制器啟動(dòng)捕獲中斷進(jìn)行處理，控制器通過(guò)讀取捕獲值，計(jì)算出頻率的周期值，然后由計(jì)算的周期值，通過(guò)值查找表查得周期值所對(duì)應(yīng)的4位數(shù)據(jù)，將4位數(shù)據(jù)存放在2n的數(shù)組中。接著判斷數(shù)據(jù)幀是否接收結(jié)束，如果沒(méi)有接收結(jié)束，將繼續(xù)等待下次中斷；如果已經(jīng)接收結(jié)束，將指示一幀數(shù)據(jù)完成接收的標(biāo)志位置1，退出數(shù)據(jù)捕獲中斷。

一幀數(shù)據(jù)接收完成后，控制器需要對(duì)接收的2n的數(shù)組數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀，其處理過(guò)程如圖8所示。

控制器通過(guò)查詢(xún)數(shù)據(jù)完成的標(biāo)志位是否為1，如果是為1，將進(jìn)入組幀處理，組幀的處理過(guò)程如下：判斷數(shù)組長(zhǎng)度是否大于0，如果是大于0，說(shuō)明還有數(shù)據(jù)需要處理，控制器將從低4位所在字節(jié)讀取數(shù)據(jù)，從高4位所在字節(jié)讀取數(shù)據(jù)并向左移動(dòng)，然后將兩個(gè)字節(jié)進(jìn)行按位或操作，將所得結(jié)果字節(jié)數(shù)據(jù)存放在n大小的幀數(shù)組中，2n的數(shù)組長(zhǎng)度減2，進(jìn)入下一個(gè)數(shù)據(jù)處理，知道2n的數(shù)組里的數(shù)據(jù)處理完成為止；如果2n的數(shù)組的長(zhǎng)度位不大于0，說(shuō)明一幀數(shù)據(jù)組幀完成，將數(shù)據(jù)完成的標(biāo)志位標(biāo)志位清零并且將幀處理標(biāo)志位置1，用于應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)是否組幀完成的判斷，最后結(jié)束幀處理組幀過(guò)程。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施案例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。