一種應用于智能電網(wǎng)集中器中的片上系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種片上系統(tǒng)，尤其涉及應用于智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中的集中器中的片上系統(tǒng)，屬于集成電路技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中集中器的應用，給電力能源的應用管理帶來了更多的便利性。電力系統(tǒng)中的集中器是將嵌入式Linux操作系統(tǒng)、GPRS (General Packet Rad1 Service，通用分組無線服務技術(shù))、復合通信及自適應組網(wǎng)技術(shù)應用于用電信息的采集、處理與抄表行業(yè)，該產(chǎn)品以具有一定處理能力的片上系統(tǒng)或處理器作為核心處理單元、主要以GPRS和以太網(wǎng)作為遠程上行數(shù)據(jù)傳輸模塊、以低壓電力載波和485通信模塊作為下行通信方式，實現(xiàn)了電能數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理、顯示和分析，這一產(chǎn)品的應用為電力部門提供一種新的用電信息采集與管理、控制手段。
[0003]集中器產(chǎn)品中的片上系統(tǒng)(System on Chip)，是集中器中的控制系統(tǒng)。其功能的優(yōu)劣直接影響到集中器對電力信息數(shù)據(jù)采集和處理的能力和安全性，也影響到集中器產(chǎn)品的成本。目前應用到集中器產(chǎn)品中的控制系統(tǒng)，大多基于國外ARM(Advanced RISCMachine, 一種32位精簡指令集處理器架構(gòu))處理器技術(shù)架構(gòu)，也有一些產(chǎn)品則采用單片機作為集中器的系統(tǒng)控制部件。一方面，隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，集中器所擔負的功能不斷增多，人機界面也要求更加豐富，也要求更加智能化，因此，這些控制系統(tǒng)則受相關技術(shù)條件的限制，不得不在控制系統(tǒng)外再另外增加芯片，由此增加了集中器產(chǎn)品的成本。另一方面，由于智能電網(wǎng)系統(tǒng)本身是一個開放性的電力信息網(wǎng)絡系統(tǒng)，開放性網(wǎng)絡中的集中器處于信息采集、處理與傳輸?shù)年P口，集中器產(chǎn)品中所應用的GPRS、CDMA (CodeDivis1n Multiple Access，碼分多址，是在擴頻通信技術(shù)上發(fā)展的一種無線通信技術(shù))、3G(3rd_Generat1n，支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù))、WIFI (Wlreless-Fidelity，一種可將電腦、手持設備等終端以無線方式互相連接的技術(shù))等信息傳送機制，在采用國外核心處理硬件，系統(tǒng)代碼公開后，也容易構(gòu)成各種不良信息的攻擊的條件，若其遭受攻擊則會擾亂局部供電系統(tǒng)，甚至造成一定范圍的停電事故，各類計算機病毒正是利用這些控制系統(tǒng)中操作系統(tǒng)的漏洞，對供電系統(tǒng)進行攻擊的，這些控制系統(tǒng)缺少相應的防范措施，在電力信息采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩苑矫娲嬖陔[患。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有產(chǎn)品在存在的技術(shù)缺陷，本實用新型的目的在于基于國產(chǎn)龍芯處理器技術(shù)架構(gòu)，提供一種智能電網(wǎng)集中器的片上系統(tǒng)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是:一種應用于智能電網(wǎng)集中器中的片上系統(tǒng)，包括:一處理器子系統(tǒng)、一存儲子系統(tǒng)及一外設子系統(tǒng)；所述處理器子系統(tǒng)包括一主控處理器，所述主控處理器為一龍芯處理器；處理器子系統(tǒng)與存儲子系統(tǒng)通過一AXI總線連接；所述外設子系統(tǒng)還包括一高速外設部，通過一 AHB總線、一總線橋分別與處理器子系統(tǒng)、存儲子系統(tǒng)相連接；還包括一低速外設部，通過一 APB低速總線、總線橋分別與處理器子系統(tǒng)、存儲子系統(tǒng)連接。
[0006]所述存儲子系統(tǒng)包括:一 DDR2控制器；NAND控制器；外部靜態(tài)存儲器接口(EMI，External Memory Interface)。
[0007]所述DDR2控制器包括一控制器核心及一 PHY，二者通過DFI接口連接；所述NANDFlash控制器中配備一內(nèi)置的BUFFER ;所述外部靜態(tài)存儲器接口具有8位數(shù)據(jù)線和20位地址線。
[0008]所述外設子系統(tǒng)具有的接口包括:基本功能接口，用于連接其它電力設備，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)中上下級設備的信息的接收、處理及傳輸；通信接口，用于連接外部網(wǎng)絡，以實現(xiàn)電力信息的高速、雙向、實時及集成的通信；擴展功能接口，用于連接外部存貯器的連接以及用于本地信息的顯示的實現(xiàn)。所述全部接口部分都封裝在所述片上系統(tǒng)之內(nèi)。
[0009]所述外設子系統(tǒng)通過一 USB2.0OTG(On-The-Go)接口，實現(xiàn)設備間的3G/WIFI數(shù)據(jù)傳送；一以太網(wǎng)接口:10/100M自適應以太網(wǎng)MAC (Media Access Control)控制器，支持MII/RMII (Medium Independent Interface，介質(zhì)獨立接口 /Reduced Media IndependentInterface，簡化媒體獨立接口)兩種方式，以實現(xiàn)集中器采集信息通過以太網(wǎng)的傳輸。
[0010]所述外設子系統(tǒng)包括8個UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter通用異步收發(fā)傳輸器)接口，其中，3個接口支持RS232物理接口，3個接口支持RS485接口，I個接口為全功能串口，I個接口支持RS232物理接口并支持紅外功能。
[0011]所述外設子系統(tǒng)還包括2個SPI (Serial Peripheral Interface串行外設接口)接口，支持查詢、中斷和DMA (Direct Memory Access，直接內(nèi)存存取)傳輸模式。
[0012]所述外設子系統(tǒng)還包括通過標準SPI接口傳輸命令和數(shù)據(jù)的一 ADC控制器(Analog-to-Digital Converter)。
[0013]所述外設子系統(tǒng)還包括一 7816接口控制器，用以實現(xiàn)片上系統(tǒng)與SIM (Subscriber Identity Module客戶識別模塊)卡的接口功能。
[0014]所述外設子系統(tǒng)還包括一 GP10(General Purpose Input Output)，用以作為可編程輸入輸出接口。
[0015]如上所述，通過采取上述的技術(shù)方案:本實用新型的片上系統(tǒng)在其設計過程中，已經(jīng)充分考慮到電力系統(tǒng)集中器產(chǎn)品具體應用環(huán)境與要求，并留有相關接口作為集中器產(chǎn)品的功能擴展，因此，沒有像采用其他國外處理器，或者單片機那樣，還需要在集中器的電路中再增加輔助芯片；另外，由于采用國產(chǎn)龍芯處理器作為核心處理部件，減少了采用國外核心處理硬件的后門隱患，增強了系統(tǒng)的安全性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的片上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2為本實用新型的片上系統(tǒng)中外設子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本實用新型的片上系統(tǒng)中DDR2控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖4為本實用新型的片上系統(tǒng)中NAND Flash控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為本實用新型的片上系統(tǒng)中外部靜態(tài)存儲器接口功能框圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型進行進一步描述。
[0022]本實用新型的片上系統(tǒng)通過采用以32位龍芯處理器作為主控處理器，在內(nèi)部總線架構(gòu)采用了主流的AXI (Advanced extensible Interface，一種總線協(xié)議)、AHB(Advanced High-performance, 一種總線)、APB(Advanced Peripheral Bus，外圍總線)總線，并針對片內(nèi)設備的特點與應用需求進行了設計結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高了系統(tǒng)性能與數(shù)據(jù)吞吐率。
[0023]在實際的應用中，電力系統(tǒng)設備生產(chǎn)廠商在做集中器產(chǎn)品設計時，以往都是應用ARM芯片作為集中器的核心處理器，但ARM芯片并不是為集中器產(chǎn)品專門設計的，因此，在設計人員需要增加串口或其他通信方式時，不得不在ARM芯片外，再增加輔助芯片，以應對通信功能的擴展。這樣，也就增加了產(chǎn)品的成本。而本實用新型的片上系統(tǒng)則有效地解決了這些問題。
[0024]如圖1所示，本實用新型的片上系統(tǒng)采用0.13um標準CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor，集成電路制造工藝)制造工藝，主頻200?300MHZ。