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双处理器在变电站监控中的应用研究(3)
原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-29 原文发表时间:2007-06-30 人气:1
本文章共4820字，分3页，当前第3页，快速翻页：
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数字信号处理器选择了美国TI公司的TMS320C5000系列中的一款16位定点DSP芯片 TMS320VC5402，其在通信与信息系统、信号与信号处理和自动化控制领域都有了广泛的应用，除具有其它DSP芯片的特点外，还具有一个8位的HPI接口，指令执行速度达100MIPS。其与MCU接口方便，且适于大容量数据处理和较复杂算法的实现。
微处理器选用了MOTOROLA公司Coldfire系列中的高性价比微处理器芯片MCF5272。32位数据、地址总线，SDRAM接口，四个16位定时器，三通道PWM输出，主频达66MHz。MCF5272具有很强的通信能力，含有一个10M全双工或100M半双工以太网接口、一个USB1.1接口、两个URAT，此外还有QSPI接口，特别适合于通信处理。
3.2 DSP与MCU的分工协作
由图四可见，系统主要由两部分组成，以DSP为核心的交流采样部分和以MCU为核心的数据通信部分，二者互相独立而又相互协作。DSP主要负责监控单元中的交流采样任务，采集系统频率，定时控制AD转换，读取AD转换结果，进行复杂的数据处理，并将处理结果放在HPI存储器中。对重要数据以硬中断的方式通知MCU快速提取，一般数据则由MCU根据需要主动读取。MCU负责系统的通信任务，以总线或网络的方式上传给上级设备，并执行上级设备下发的命令，同时承担一些信号输入、输出等耗时较少的工作。
为防止MCU和DSP间的相互影响，HPI总线通过245进行了隔离。
3.3 系统主要性能
交流采样方面：基于上述TI的6通道快速采样AD和高性能DSP芯片，测控单元每周波可采样128点，除了计算一些常规的电压、电流、有功、无功、功率因素外，采用快速傅立叶变换进行高次谐波分析，计算谐波含量，计算正序、负序、零序分量，分析电网的不平衡度，分析输入量的相位关系等等一些高级分析功能。
通信方面：（1）嵌入式以太网的应用[4]。随着变电站自动化程度的提高以及高压、超高压大型变电站自动化系统的发展，RS485总线、现场总线（如CAN、LonWorks等）通信方式已经满足不了要求，嵌入式以太网的出现为变电站自动化系统的设计者提供了实现站内通信网络的新途径，是技术发展的必然趋势。MCF5272对10M、100M以太网的支持正是为了实现对嵌入式以太网的需要。（2）除了提供嵌入式以太网外，MCF5272在不需要扩展通信芯片的情况下，还可使监控单元以485总线的方式接入其它装置，并可加载数据链路层协议（如HDLC协议）；可以将智能装置通过RS232或RS485就近接入监控单元随网络上传；可以采用USB接口方便地进行维护。
其它方面：可以实现软PLC功能，用于设备级的操作闭锁。
3.4 系统软件实现
TMS320VC5402提供JTAG标准测试接口，可通过PC机对目标板进行在线仿真、跟踪调试，可采用高级语言、汇编语言交叉编程，极大地缩短了开发周期。
MCF5272的软件部分，采用VxWorks [5]实时多任务操作系统来实现。VxWorks作为性能优秀的嵌入式操作系统，不论是在可靠性、实时性、可裁减性方面，还是在开放性、易用性等方面都是相当不错的。它十分灵活，具有多达1800个功能强大的应用程序接口，适用于从最简单到最复杂的产品设计，可靠性极高。VxWorks的应用将使监控单元如虎添翼，使系统的灵活性、可靠性、实时性都达到很高的水平。
结合具体的工程需要，适当调整输入、输出量，可将以上的软、硬件平台广泛应用到变电站自动装置（同期、备自投、故障录波）、继电保护以及其它行业的控制系统中。
4 结语
随着电子技术的发展，DSP和MCU正在走向融合。目前，很多厂商推出了MCU DSP的双芯核芯片，但这样的多芯核处理环境势必增加系统软件开发和片上调试装置的复杂性。嵌入式芯片设计正朝着把单MCU-DSP芯核结构与存储器和外设逻辑集成在一起的方向发展。但无论如何，单片解决复杂的数据处理与通信问题将是今后发展的趋势。
参考文献
1 . 杨光，张太镒，孙建成（Yang Guang, Zhang Taiyi, Shun Jiancheng）DSP多通道缓冲串行口SPI方式的应用(The Application of DSP McBSP Used as SPI). 电子产品世界（Electronic Engineering
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