揭秘WM-Bus协议「协议帧、工作原理、传输模式、通信过程」

WM-Bus（Wireless M-Bus）是一种无线通信协议，用于低功耗远程自动抄表和监测应用。它是一种基于欧洲标准的无线通信协议，主要用于水表、电表、气表等计量设备的数据采集和传输。

WM-Bus协议三层模型

一、WM-Bus工作模式

WM-Bus(Wireless M-Bus)是基于有线M-Bus标准的扩展。所以WM-Bus协议的工作方式还是基于主从站机制进行的。只是在WM-Bus中对工作角色进行了重新定义。WM-Bus定义了表端设备Meter（从站），收集端设备Other（主站）。

meter：表端，可以理解为发送端。表示为各种能够采集传感器数据进行上报的设备。

other：接收端，WM-Bus协议中将其定义为移动采集，基站式，等采集数据端的设备。

二、WM-Bus传输模式

WM-Bus协议采用了不同的传输模式，包括单向传输、双向传输、多点传输。该协议支持不同的频率和传输速率，可以根据应用场景的需要进行选择。同时，WM-Bus协议还支持数据加密和认证功能，以保护数据的机密性和完整性。

在传输模式上主要分为S（S1、S1-m、S2），T（T1、T2），R（R1、R2），C（C1、C2），N，F等几种模式。下表为各种传输模式特点的详细描述：

三、WM-Bus协议帧解析

WM-Bus协议帧分为A、B两种帧格式。

下图为Format A：

下图为Format B：

L字段：A、B两种帧格式的L字段具有不同的解析。

A：数据的总长度，不包括自身所占用的1字节，不包括每块crc校验的两字节。

B：数据的总长度，只是不包括自身占用的1字节。

C字段：如下图：

RES：保留字段。

PRM：表示消息方向。1为主站到从站，0为从站到主站。

FCB：帧计数位。用来消除信息的丢失与重复。

FCV：帧计数有效位。当FCV=1时FCB的变化才有效。

ACD：要求访问位。ACD=0表示从站无主站需要的数据，ACD=1表示从站有相关消息需要主站访问。

Function code：功能码，如下图：

M字段：厂商ID。

A字段：参考如下结构体。

CI字段：表示应用数据携带的相关协议头。

四、WM-Bus通信过程

WM-Bus通信主要分为单向和双向通信两种方式。基于这两种通信方式从而实现一种星型的网络拓扑结构。

单向通信的通信过程较为简单，整个过程中有一个只发送设备和只接收设备组成。可以理解为一个连接有传感器的设备，每天定时向空中广播一定次数的自身数据，而另外一个具有接收功能的网关收集设备接收到数据后将相应数据进行储存等。

而在双向通信中，由于表端设备只提供很短时间内的访问窗口，所以正常都是由表端设备不断地发出广播（正常表端设备的接收窗口只在发送广播后打开几个毫秒的接收窗口），当主机设备（收集端设备）接收到该类信息后，收集端设备知道表端在接下来的几个ms内可以接收到数据，这时收集端即可进行相应命令发送。再配合主从站机制，已保证数据的准确到达。下图为以T2模式为例的一个通信过程。

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