M-Bus总线概述、特点及工作原理

有线传输方式

第四期：M-Bus总线

在之前的文章中小编介绍了其他几种常用的有线传输通信方式。

M-Bus总线概述

M-Bus（Meter Bus）即仪表总线，M-Bus总线开发的目的是用于满足网络系统和远程抄表的需要。M-Bus总线是Paderborn大学的Dr．Horst Ziegler与TI公司的Deutschland GmbH和Techem GmbH共同提出的，专门用于公共事业仪表的总线结构，全称为Meter-Bus，简称M-Bus。

在OSI的七层网络模型中，M-Bus只对物理层、链路层、网络层、应用层进行了功能定义，由于在ISO-OSI参考模型中不允许上一层次改变如波特率、地址等参数，因此在七层模型之外M-Bus定义了一个管理层，可以不遵守OSI模型对任一层次进行管理。

M-Bus具有布线简单、拓扑无关、抗干扰强等特点，在非电力仪表中的适用性明显优于RS485、Lonwork等传输方式，已在建筑物和工业能源消耗数据采集等方面得到广泛应用。

M-Bus系统采用半双工异步通讯，传输速率300~9600bps，传输距离较远，总线连接方式采用总线型拓扑结构，可以在几公里的距离上连接几百个从设备。M-Bus是一个层次化的系统，由一个主设备、若干从设备和一对连接线缆组成，所有从设备并行连接在总线上，由主设备控制总线上的所有串行通信进程。典型的M-Bus总线框架，如下图所示，其中Master表示M-Bus总线控制器，Slave代表挂在总线上的仪表设备，也就是主从应答模式。

M-Bus总线特点

（1）两线制总线，没有正负极之分，施工简单；

（2）采用独特的电平特征传输数字信号，抗干扰能力强，传输距离长；

（3）可以选择总线供电，降低维护成本；

（4）总线型拓扑结构，扩展方便，组网成本低；

（5）任一从站的故障不影响整个总线的功能；

（6）专门设计的报文格式，满足能耗计量仪表联网和远程读数的需要。

M-Bus总线工作原理

M-Bus两线电缆通常采用标准双绞线，没有正负极之分。布线无拓扑要求，总线自供电，具有抗干扰能力强、中继级数多、带终端级数多等优势，是目前自动抄表系统应用的最好的总线标准之一。

M-Bus物理层码流传输具有独特的电平特征。主设备到从设备的码流传递通过电平的偏移实现，从设备到主设备的码流传递则通过调制从设备消耗的电流来实现。定义逻辑“1”为MARK，逻辑“0”为SPACE。

M-Bus主设备向从设备发送逻辑“1”（MARK）时，总线电压为Vmark（≤42V），发送逻辑“0”（SPACE）时，电压下降10V以上，降到Vspace（≥12V）；从站向主站发送逻辑“1”时，从站所取电流为Imark（≤1.5mA），发送逻辑“0”时，从站的M-Bus接口会在Imark上加上脉冲电流11-20mA，形成Ispace。

主设备通过检测总线上是否出现11-20mA脉冲电流确定接收“0”还是“1”；从设备接收数据时，由于总线绝对电压会随着距离和总线电流变化而变化，故通过检测总线电压与动态参考电压是否相差10V以上来确定接收“0”还是“1”。因此M-Bus在任何时候的数据传输都是单向传输，从主设备到从设备或自从设备到主设备，这种通信方式不仅实现了对从设备的远程供电同时还获得较强的抗干扰能力，能抵抗外部干扰。

M-Bus协议规定总线处于空闲状态是用逻辑“1”表示，即总线电压维持在Vmark，而每个从站取电流Imark≈1.5mA，即两线制总线上的总电流等于Imark*从站总数。这样无论总线处于空闲状态还是数据传输状态，总线电压不低于Vspace，每个从站获取电流不小于Imark，这个电流就可用作从站供电电源。在M-Bus的正常运行状态下，总线可以持续不断地既传输信号又提供电源，使终端仪表所用电池成为备用电源，减少了仪表定期维护、更换电池等工作，仪表的安装位置也可以比较随意。

M-Bus总线广泛应用于各类控制器、集中器等设备装置中，便于控制系统收集相关仪表的实时数据，然后再通过各类通信方式将数据传送至服务器做分析处理，这样就可以实现远程数据的实时采集、巡检和监控等功能。M-Bus总线被广泛应用于三表集抄、智能家庭控制网络、消防报警及联动网络、小区智能化控制网络、中央空调控制系统领域中。

审核编辑：汤梓红