一、协议概述
Wireless M-Bus 是欧洲标准 EN 13757 系列定义的无线抄表协议，专为低功耗仪表（水表、电表、热表等）与数据采集设备（基站、手持设备）的通信设计。核心特性包括：
低功耗：支持电池供电设备（10年以上寿命）。多模式通信：适应不同场景的传输需求（单向/双向、低速率/高速率）。安全扩展：预留加密与身份认证机制（如AES-128）。兼容性：兼容有线M-Bus（EN 13757-2）。
二、通信模式分类
wM-Bus定义三类通信模式及子模式，满足不同应用场景：
|
模式 |
子模式 |
方向 |
典型应用场景 |
数据速率 |
占空比 |
帧特征 |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
S |
S1 |
仪表→采集设备 |
基站抄读（低功耗） |
32.768 kbps |
≤1% |
长报头 |
|
S1-m |
仪表→采集设备 |
手持设备/基站抄读 |
32.768 kbps |
≤0.02% |
短报头 |
|
|
S2 |
双向通信 |
基站抄读（接收器常激活） |
32.768 kbps |
≤1% |
可选长报头 |
|
|
T |
T1 |
仪表→采集设备 |
便携设备快速抄读（短帧） |
100 kbps |
≤0.1% |
短报头 |
|
T2 |
双向通信 |
便携设备交互（短帧+应答） |
100/32.768 kbps |
≤1% |
曼彻斯特编码+短报头 |
|
|
R |
R2 |
双向通信 |
长距离通信（高灵敏度） |
4.8 kbps |
≤1% |
中长报头+多频信道 |
说明：
S1-m：每小时0.02%占空比，要求接收器持续激活。T2：仪表发送用100kbps，接收用32.768kbps。R2：支持多达10个频分信道，唤醒阶段用4.8kbps。
三、协议分层解析
3.1. 物理层（EN 13757-4）
频段与调制：
主频段：868 MHz（欧盟SRD频段），子频段868.0–868.6 MHz。调制方式：FSK（频移键控）、GFSK（高斯频移键控）。数据速率：4.8 kbps（R模式）、100 kbps（T模式）。
功耗控制：
唤醒机制：从设备周期性监听唤醒信号（如S1模式每2秒唤醒1次）。占空比限制：≤1%（满足ERC 70-03法规）。
3.2. 数据链路层
3.2.1 帧格式定义包含3块：
第一块：
|
L-Field |
C-field |
M-field |
A-field |
CRC-field |
|
1字节 |
1字节 |
2字节 |
6字节 |
2字节 |
表2：块1帧格式
第二块：
|
CI-field |
Data-field |
CRC-field |
|
1字节 |
15字节或（（L-9）mod 16）-1字节 |
2字节 |
表3：块2帧格式
可选块：
|
Data-field |
CRC-field |
|
16字节或（（L-9）mod 16）字节 |
2字节 |
表4：可选块帧格式
3.2.2 帧格式中块的定义
域EN60870-5-1(L-域)和EN60870-5-2(C-域，M-域和A-域)在下面的子序列子条款中规定。EN60870-5-2中的A-域符合里面M-域和A-域的拼接
L-field：长度域
这个域规定了包括C-field M-field A-field CI-field和用户数据字节数。不包含L-field和CRC域。
C-field: 控制域
它包含了表征报文的方向、提供的服务类型以及支持抑制报文丢失和重复传输的信息。它规定了帧的类型，依照EN60870-5-2，应该使用以下的C-field代码：
对于发送端只有子模式S1的C-field C=44h(发送/无答复)
如果表计是在安装模式：
S2中C=06h来表示这个模式
S1中C=46h来表示这个模式
对于子模式S2，所有的C值均依照EN60870-5-2。
控制域格式：
| Bit 7 | Bit 6 | Bit 5 | Bit 4 | Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 |
|
保留 RES |
1（启动站到从站） 启动报文位 PRM 0（从站到启动站） |
帧计数位 FCB |
帧计数有效位FC V |
F3 F2 F1 F0 Function Code 功能码 |
|
要求访问位ACD |
数据流控制位DFC |
表5：帧控制域格式
RES：保留备用
FCB：帧计数位：
帧计数位0,1为了每个站连续的发送/确认或者请求/响应服务的变化位。
帧计数位用来消除信息传输过程中的丢失或者重复。启动站向同一从动站传输新一轮的发送/确认（SEND/CONFIRM）或者请求/响应（REQUEST/RESPOND）传输服务时，将帧计数位（FCB）取反，启动站为每一个从动站保留一个帧计数位（FCB）的拷贝，若超时未由从动站收到所期望的报文，或者接收出现差错，则启动站不改变帧计数位FCB的状态，重复原来的发送/确认或者请求/响应服务。
复位命令的情况下（见下表）帧计数位（FCB)常为零，从动站接收此命令将帧计数位置零，并期望下一次的从启动站到从动站的传输帧，其帧计数位（FCB）为1，帧计数有效位FCV为1。
FCV：帧计数有效位：
FCV=0 表示帧计数位FCB的变化无效。
FCV=1 表示帧计数位FCB的变化有效。
发送/无回答服务、广播报文和其他不需要考虑信息输出的丢失和重复的传输服务，无需改变帧计数位FCB的状态，因此这些帧的帧计数有效位FCV常为零。
DFC：数据流控制位：
DFC=0 表示从动站可以接收后续报文。
DFC=1 表示从动站接收后续报文将引起数据溢出。
从动（响应）站向报文启动站指出一个立即的连续的后续报文将引起缓冲区溢出。
ACD：要求访问位：有两种级别的报文数据，名称为1级数据和2级数据；
ACD=0 表示从动站无1级用户数据要求传输。
ACD=1 表示从动站要求传输1级用户数据。
从动站向启动站指出希望传输1级用户数据。
注-1级用户数据传输典型地被应用于事件传输或者高优先级报文的传输，2级用户数据典型地被用于循环传输或者低优先级报文传输。
PRM：启动报文位：
PRM=0 表示是由从动（响应）站向启动站传输报文
PRM=1 表示是由启动站向从动站传输报文。
功能码：定义帧的功能
非平衡传输：
PRM=1 启动站到从站传输报文中控制域的功能码
|
功能码序号 |
帧类型 |
服务功能 |
帧计数有效位(FCV)的状态 |
|
0 |
发送/确认帧 |
复位远方链路 |
0 |
|
1 |
发送/确认帧 |
复位用户进程 |
0 |
|
2 |
发送/确认帧 |
为平衡传输过程保留 |
— |
|
3 |
发送/确认帧 |
用户数据 |
1 |
|
4 |
发送/无回答帧 |
用户数据 |
0 |
|
5 |
备用 |
— |
|
|
6-7 |
制造厂和用户协商定义 |
— |
|
|
8 |
为要求访问的请求 |
以要求访问位响应 |
0 |
|
9 |
请求/响应帧 |
请求链路状态 |
0 |
|
10 |
请求/响应帧 |
请求1级用户数据 |
1 |
|
11 |
请求/响应帧 |
请求2级用户数据 |
1 |
|
12-13 |
备用 |
— |
— |
|
14-15 |
制造厂和用户协商定义 |
PRM=0 从动站向启动站传输的报文中控制域的功能码
|
功能码序号 |
帧类型 |
服务功能 |
|
0 |
确认帧 |
认可：肯定认可 |
|
1 |
确认帧 |
否定认可：未收到报文，链路忙 |
|
2—5 |
— |
备用 |
|
6—7 |
— |
制造厂和用户协商定义 |
|
8 |
响应帧 |
用户数据 |
|
9 |
响应帧 |
否定认可：无所召唤的数据 |
|
10 |
— |
备用 |
|
11 |
响应帧 |
链路状态或要求访问 |
|
12 |
备用 |
|
|
13 |
制造厂和用户协商定义 |
|
|
14 |
— |
链路服务未工作 |
|
15 |
— |
链路服务未完成 |
M-field：生产商ID
此域包含唯一的表计的用户/生产商ID。这两个字节按照EN13757-3:2004,5.5的规定，15个最低有效位应该由ISO646（A-Z）中的三个字母组成。
如果用户/生产商ID的这两个字节的最高有效位是零，则地址A(A-域)应该是6字节唯一的生产商地址（硬编码）。每个生产商对这个全球唯一的6字节负责。只要这个ID是唯一的，任何类型的编码或者编号方式，包括类型/版本/日期都可以使用。
如果用户/生产商ID的这两个字节的最高有效位不是零，则6字节地址应该是该系统的最大的发送接收区中的唯一地址（软地址）。这个地址通常是在安装时分配给该设备的。只要这个唯一的地址需求是被执行了的，剩余的字节可以被用作用户的特定的用途。
EN13757-3:2004,5.5的规定:
用户/生产商 ID 根据EN 62056-21制造商ID（三个大写字母）的ASCII码通过下面的公式计算得来
注：flag association,UK(www.dlms.com/flag)负责管理维护EN 62056-21制造商ID的3个字符。
A-field：地址域
这个地址A应该是唯一的（至少在该系统的最大的发送接收区域中）。每个用户/生产商应该保证这个ID是唯一的。如果这个协议被共同用于EN 13757-3 的应用层，并且CI-域是72h,78h或7Ah,则应该使用如下：A-域则应该为一连串的由EN 13757-3:2004,5.4,5.6,5.7中规定的“ID码”，“版本”和“设备类型信息”。
ID码：4字节，ID码是一个固定的制造编码或者用户可修改的数字，编码采用8BCD（4个字节）编 码，因此可表示的范围为00000000到99999999。
版本：1字节，版本号是由制造商定义的表计的版本，通常用来保证在同一个版本中的ID码是唯一
设备类型信息：1字节，设备类型码。
设备类型编码表：
|
设备类型（之前的标准称介质） |
二进制编码 Bit7…0 |
16进制编码 |
|
Other |
0000 0000 |
00 |
|
Oil |
0000 0001 |
01 |
|
Electricity |
0000 0010 |
02 |
|
Gas |
0000 0011 |
03 |
|
Heat |
0000 0100 |
04 |
|
Steam |
0000 0101 |
05 |
|
Warm Water(30-90oC) |
0000 0110 |
06 |
|
Water |
0000 0111 |
07 |
|
Heat Cost Allocator |
0000 1000 |
08 |
|
Compressed Air |
0000 1001 |
09 |
|
Cooling load meter(Volume measured at temperature :outlet) |
0000 1010 |
0A |
|
Cooling load meter(Volume measured at temperature :inlet) |
0000 1011 |
0B |
|
Heat(Volume measured at flow temperature:inlet) |
0000 1100 |
0C |
|
Heat/Cooling load meter |
0000 1101 |
0D |
|
Bus/System component |
0000 1110 |
0E |
|
Unknown Medium |
0000 1111 |
0F |
|
Reserved |
… |
10-14 |
|
Hot water(>=90oc) |
0001 0101 |
15 |
|
Cold water |
0001 0110 |
16 |
|
Dual register(hot/cold)water meter |
0001 0111 |
17 |
|
Pressure |
0001 1000 |
18 |
|
A/D converter |
0001 1001 |
19 |
|
Reserved |
… |
1Ah-20h |
|
Reserved for value |
0010 0001 |
21h |
|
Reserved |
22h-FFh |
注：此表从EN 1434-3标准中选择了一些元素进行了拓展。
CI-field：控制信息域
CI域指出了协议类型和下表中的自然信息。下表详细说明：
|
CI值 |
描述 |
备注 |
|
51h |
发送数据（master to slave） |
与EN 13757-3标准应用层兼容 |
|
71h |
告警报告（slave to master） |
与EN 13757-3标准应用层兼容 |
|
72h |
带12字节全字头的变长数据格式（slave to master） |
与EN 13757-3标准应用层兼容 |
|
78h |
不带字头的变长数据响应（slave to master） |
与EN 13757-3标准应用层兼容 |
|
7Ah |
4字节短字头的变长数据响应（slave to master） |
与EN 13757-3标准应用层兼容 |
|
81h |
继电器应用 |
预留未来发展 |
|
82h |
未来应用 |
兼容CENELEC TC 205标准 |
|
A0h- B7h |
工厂指定 |
Data-field：用户数据域
用户数据域的格式定义和CI-域相关，下面分表描述：
CI-域=51h时，启动站向从动站发送数据
|
变长数据块(记录)（VDB) |
MDH(opt) 制造商定义数据块头（可选） |
Opt.Mfg.specific data (opt) 可选的制造商定义数据（可选） |
|
变长字节 |
1字节 |
变长字节 |
CI-域=72h,78h,7Ah时，从动站向启动站响应数据，CI-域=78h,7A是从EN 1434-3中拓展的。
|
数据头 Data Header |
变长数据块（记录） （VDB) |
MDH(opt) 制造商定义数据块头（可选） |
Opt.Mfg.specificdata (opt) 制造商定义数据（可选） |
|
0字节 （CI=78h） 4字节 （CI=7Ah） 12字节 （CI=72h） |
变长字节 |
1字节 |
变长字节 |
由于无线应用中我们需要数据报尽量短，一般我们只用到CI=78h，所以无数据头，在此就不对数据头的编码格式进行说明，具体定义可以参看EN 13757-3中定义。
3.2.3 VDB格式说明：
变长数据块（记录）（VDB）:在VDB中包含了数据、数据编码格式、数据长度、数据类型和单位等信息。具体格式如下表：
|
DIF |
DIFE |
VIF |
VIFE |
Data |
|
1字节 |
0…10字节 |
1字节 |
0…10字节 |
0…N字节 |
|
数据信息块DIB |
值信息块VIB |
|||
|
数据记录头DRH |
||||
数据信息块（DIB）
包含DIF、DIFE、VIF、VIFE和Data域，由于水表应用中不需要DIFE，VIFE，因此只介绍DIF和VIF的格式定义，其他域的定义参看EN 13757-3中定义。
数据信息域（DIF）
| Bit 7 | Bit6 | Bit 5 Bit 4 | Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 |
|
E 拓展位 |
LSB of storage number 存储数的最低有效位 |
Function Field 功能域 |
Data field:length and coding 数据域：数据长度和编码 |
DIF中数据域决定了从启动站传输的数据长度和编码方式。下表包含Data field中数据的编码格式：
|
Bit位长度 |
编码 |
含义 |
编码 |
含义 |
|
0 |
0000 |
无数据 |
1000 |
选择读出 |
|
8 |
0001 |
8bit 整数/二进制 |
1001 |
2位BCD |
|
16 |
0010 |
16bit 整数/二进制 |
1010 |
4位BCD |
|
24 |
0011 |
24bit 整数/二进制 |
1011 |
6位BCD |
|
32 |
0100 |
32bit 整数/二进制 |
1100 |
8位BCD |
|
32/N |
0101 |
32bit 实数 |
1101 |
变长 |
|
48 |
0110 |
48bit 整数/二进制 |
1110 |
12位BCD |
|
64 |
0111 |
64bit 整数/二进制 |
1111 |
特殊功能 |
功能域：决定了数据的类型：
|
编码 |
描述 |
编码 |
描述 |
|
00b |
瞬时值 |
01b |
最大值 |
|
10b |
最小值 |
11b |
错误状态中的值 |
存储数的最低有效位：我们置零就可以了，代表存储的数据是有效值。
拓展位（E）：如果E=1则代表了DIF或者VIF后面紧跟着DIFE和VIFE域，一般我们抄表中使用不到在此都置零。关于DIFE和VIFE，在此不做介绍。
值信息域(VIF)
值信息域一般是规定数据值的单位和单位系数。
| Bit 7 | Bit6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 | ||
|
拓展位E |
值的单位和单位系数 |
||
具体含义见基本VIF表编码表
|
编码 |
描述 |
范围编码 |
范围 |
|
E000 0nnn |
能量 |
10(nnn-3) Wh |
0.001Wh 到10 000Wh |
|
E000 1nnn |
能量 |
10(nnn) J |
0.001kJ 到10 000kJ |
|
E001 0nnn |
容积 |
10(nnn-6)m3 |
0.001 l到10 000 l |
|
E001 1nnn |
质量 |
10(nnn-3)kg |
0.001 kg到 10 000kg |
|
E010 00nn |
时间 |
nn=00b 秒 nn=01b 分 nn=10b 时 nn=11b 天 |
表计供电周期 |
|
E010 01nn |
操作时间 |
编码同上 |
表计累计周期 |
|
E010 1nnn |
电力 |
10(nnn-3) W |
0.001 W 到10 000 W |
|
E011 0nnn |
电力 |
10(nnn) J/h |
0.001 J/h 到10 000 J/h |
|
E011 1nnn |
流量 |
10(nnn-6) m3/h |
|
|
E101 10nn |
流动温读 |
10(nn-3)0c |
0.001 oc到1oc |
以上只是部分编码，查看完整编码请参看EN13757-3标准。
CRC域：循环冗余校验
CRC是根据前面数据块的信息计算出来的，是根据EN 60870-5-1.FT3产生的。
CRC生成多项式为:
X16+X13+X12+X11+X10+X8+X6+X5+X2+1
CRC初始值为零。最终的CRC由补码表示
四、应用场景与数据解析示例
场景：水表读数上传
主站发送查询：
CI=52h（选择从设备） + A字段=水表地址
水表响应：
CI=72h（长帧头） + DIF=04（32位整数） + VIF=13（升） + 数据=00001500（1500升）
主站解析：
DIF=04 → 数据类型为32位整数
VIF=13 → 单位升（L）
数据值1500 → 当前读数为1500升。
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