制作一款WIFI版的485接口数据采集模块

这个项目是因为工作需要，正好手头有一些 ESP8266 的芯片，所以就提前画了一块采集卡来做验证。采集卡做好后测试效果不错，这确实给前端工程师长了脸，谁说前端工程师不能会硬件开发？

首先介绍一下背景。

年初我做技术顾问的公司有一个项目需要采集485接口电表的数据，主要涉及到智能电表中电流电压等基本值，以及 电表07规约 中规定的一些必须值，目的是对一个工厂的设备用电情况进行统计分析，进而制定出生产计划，实现节能节省开支的目的。

在现有的架构中，电表的485接口全部是挂在串口服务器的485总线上的，是有线连接（这点完全可以理解，有线不管怎么说都比无线更靠谱）。串口服务通过配置，再和远程的服务器相连，也就是云端的采集服务，串口服务器和云端的服务器是一个TCP长连接，保持Socket通道，由云端统一对 串口服务器们 进行调度，需要采集那个电表的数据时，就让对应的串口服务器保持激活，在一个个去读电表的数据。

这个方案本身是可行的，但是比较臃肿，而且并没有体现出云端的价值，云端服务器虽然是服务器，但实际上干的是客户端的工作，这多少有点本末倒置。在新的改进方案中，计划让服务器做接口的角色，不在对串口服务器进行轮训调度，串口服务器的调度工作放到本地运行，所以出现两种可选方案：

• 保持串口服务器不变，本地增加一台主机或者小型服务器，负责之前的调度工作，然后将采集到的数据上传给云端接口；
• 取消串口服务器，改由一块WIFI采集卡进行采集，并把数据直接上报给云端接口。

我负责验证的就是第二种方案。与第一种方案相比，直接通过WIFI模块采集可以省去串口服务器，不用再经过调度器，相当于也节省了调度单元，物理成本会大大节省，并且结构清晰，拓扑图明朗，这是优点。当然也有部分确定，就是需要在现场布置WIFI热点，大功率设备在运行时可能会影响网络的信号，不过这是后话。

以上就是项目的简介。需要实现的部分其实也相对简单：画图+焊接+测试。

功能

在这个采集卡上，需要实现本地调度，所以就不需要再部署调度器了，本地调度的参数会定期到云端获取，采集卡与服务器通过TCP建立一个MQTT连接，所以可以实时双向通信；有序485数据的数据占用带宽比较小，所以使用MQTT就可以在服务器带宽一定的情况下连接更多的设备。

对于采集卡而言，需要做的事情就非常明确了：

• 自动定时获取调度配置参数，根据参数定时采集电表数据；
• 在网络连通的情况下，将采集到的数据通过MQTT实时上报到服务器；
• 网络不畅通的情况下，将采集到的数据保存在卡上Flash存储器中，等下次网络连通后再依次上报；
• 自动OTA升级，及时更新固件；

在老版的方案中，串口服务器担任的是透传角色，调度等任务需要交给云端服务器去干，对服务器而言就大材小用了。精简调整后的架构，让云端服务器的工作更单纯，所以能够节省大量等待时间，同时也可以 “调度” 更多的设备。

在实现方案中，采集卡只是 “卡” 的部分，其实需要设计一块底板，底板上集成电源模块和485接口，这样做的目的是尽可能不去改变现有产品的布线，同时又可以保证灵活性。

设计

依然使用 Eagle PCB 进行全部设计。

总结

由于工作关系，具体的实现细节，以及原理图和源码就不公开了，总之实现起来不是很难，功能也相对容易，另外我主要是做前期验证和编程，真正实施时的卡板是由硬件工程师去绘制的，本篇博文也仅做记录和方案验证。