專利名稱：一種多核單芯片的配電智能終端的數(shù)據(jù)采集處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配電自動(dòng)化用電管理領(lǐng)域，具體涉及配電臺(tái)區(qū)智能終端的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)智能終端設(shè)備的性能也有了很大的改善。在電力系統(tǒng)智能終端設(shè)備領(lǐng)域中，主要有DSP、ARM和DSP這兩類嵌入式平臺(tái)設(shè)計(jì)方案?；?DSP的智能終端設(shè)備可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的處理，但是智能終端對(duì)人機(jī)界面、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通信、控制等方面都有很高的要求，而DSP并不能滿足系統(tǒng)的這些要求；基于ARM和DSP兩個(gè)處理器的終端設(shè)備，ARM處理器可以很好的解決智能終端在人機(jī)界面、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通信、控制等方面的要求，DSP處理器可以快速準(zhǔn)確的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，大大改善了電力系統(tǒng)智能終端設(shè)備的性能。但是采用ARM和DSP兩個(gè)處理器的設(shè)計(jì)，使智能終端的成本較高，體積較大，軟件上數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和交互以及硬件設(shè)計(jì)上考慮稍不全面， 還會(huì)造成系統(tǒng)的可靠性差等。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題和缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種多核單芯片的配電智能終端的數(shù)據(jù)采集處理交互方法。一種多核單芯片的配電智能終端的數(shù)據(jù)采集處理交互方法，數(shù)據(jù)處理核采集智能終端數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理核將采集到的數(shù)據(jù)存放到共享內(nèi)存上；微處理器核啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理核令其執(zhí)行采集及處理程序；以及，數(shù)據(jù)處理核與微處理器核進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理核可以為DSP內(nèi)核，所述微處理器核可以為ARM內(nèi)核。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理核采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，所述微處理器核采用嵌入式Linux 操作系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述共享內(nèi)存劃分出數(shù)據(jù)單元，數(shù)據(jù)單元的大小和個(gè)數(shù)依據(jù)策略決定，劃分后的剩余空間作為數(shù)據(jù)同步空間。更優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)單元存放的數(shù)據(jù)為時(shí)標(biāo)、AD采集的原始數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)經(jīng) DSP計(jì)算的結(jié)果。更優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)單元個(gè)數(shù)劃分的依據(jù)的策略為當(dāng)最后一個(gè)數(shù)據(jù)單元的原始數(shù)據(jù)采集完時(shí)，第一個(gè)數(shù)據(jù)單元的波形分析要計(jì)算完；所述數(shù)據(jù)單元大小劃分的依據(jù)的策略為能夠存放時(shí)標(biāo)、AD采集的原始數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)經(jīng)DSP計(jì)算的結(jié)果。優(yōu)選的，所述微處理器核啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理核令其執(zhí)行采集及處理程序的方法為確定DSP程序的開始和啟動(dòng)地址；將DSP程序進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換；修改Linux驅(qū)動(dòng)中DSP程序的開始和啟動(dòng)地址；
ARM把DSP程序加載到內(nèi)存中；以及，ARM 啟動(dòng) DSP 程序。更優(yōu)選的，所述確定DSP程序的開始和啟動(dòng)地址是通過(guò)修改DSP開發(fā)環(huán)境上的配置文件完成的。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理核與微處理器核的交互是通過(guò)一組系統(tǒng)配置寄存器和數(shù)據(jù)同步空間來(lái)完成的。更優(yōu)選的，系統(tǒng)配置寄存器族中的中斷寄存器和中斷清除寄存器用于內(nèi)核之間互發(fā)中斷信號(hào)。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理核的個(gè)數(shù)為1-5個(gè)。本發(fā)明可以很好的解決電力系統(tǒng)智能終端設(shè)計(jì)中，硬件的成本較高、體積較大、系統(tǒng)可靠性差以及軟件上數(shù)據(jù)操作和硬件工程師的設(shè)計(jì)等問(wèn)題。


圖1為多核單芯片內(nèi)核交互的結(jié)構(gòu)2以0MAP-L138為例說(shuō)明為多核單芯片中的DSP程序的啟動(dòng)流程
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。對(duì)于軟件工程師，ARM側(cè)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，DSP側(cè)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)操作的具體軟件設(shè)計(jì)中，主要解決數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、交互三個(gè)方面問(wèn)題。(一)數(shù)據(jù)的采集ARM和DSP都可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。如果在ARM側(cè)采集數(shù)據(jù)，需要編寫AD驅(qū)動(dòng)程序， 不光增加了軟件工程師的工作量，更重要的是，數(shù)據(jù)采集還會(huì)占用ARM很大的資源，使系統(tǒng)反應(yīng)慢、性能降低。在DSP側(cè)采集數(shù)據(jù)，可以直接操作物理地址，不需編寫驅(qū)動(dòng)，節(jié)省了開發(fā)時(shí)間；同時(shí)，由于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的引入，DSP可以對(duì)其各個(gè)任務(wù)進(jìn)行有效的管理和調(diào)度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性。所以，用DSP采集數(shù)據(jù)。(二)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)需要存放到ARM和DSP都可以訪問(wèn)到的內(nèi)存地址空間上，并且兩者之間要約定好數(shù)據(jù)存放的順序和格式。ARM不能對(duì)物理地址直接操作，所以ARM側(cè)需要編寫一個(gè)共享內(nèi)存驅(qū)動(dòng)，以訪問(wèn)這段地址空間的內(nèi)容。芯片內(nèi)兩個(gè)內(nèi)核共享的RAM空間有128K字節(jié)，可以開辟10個(gè)數(shù)據(jù)單元，每個(gè)單元分配IOK字節(jié)，剩下的28K字節(jié)用于內(nèi)核之間的數(shù)據(jù)同步；在共享RAM里一定要預(yù)留出內(nèi)核之間數(shù)據(jù)同步的地址空間。每個(gè)單元的數(shù)據(jù)存放格式為時(shí)標(biāo)、AD采集的原始數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)經(jīng)DSP計(jì)算的結(jié)果。開辟10個(gè)數(shù)據(jù)單元的目的是為了確保當(dāng)?shù)?0個(gè)數(shù)據(jù)單元的原始數(shù)據(jù)采集完時(shí)，DSP能夠處理完第1個(gè)數(shù)據(jù)單元的原始數(shù)據(jù)，即能經(jīng)DSP計(jì)算出第1個(gè)數(shù)據(jù)單元的結(jié)果。需要指出的是，分配數(shù)據(jù)單元的個(gè)數(shù)并不一定必須是10個(gè)；分配數(shù)據(jù)單元個(gè)數(shù)的根據(jù)是最后一個(gè)數(shù)據(jù)單元的原始數(shù)據(jù)采集完時(shí)，第一個(gè)數(shù)據(jù)單元的波形分析要計(jì)算完。 每個(gè)單元的大小也不一定必須是10K，開辟數(shù)據(jù)單元空間大小的依據(jù)是時(shí)標(biāo)、AD采集的原始數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)經(jīng)DSP計(jì)算的結(jié)果都能存放下即可。(三)數(shù)據(jù)的交互系統(tǒng)的控制權(quán)在ARM，上電后ARM側(cè)程序會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，而DSP側(cè)程序卻不會(huì)。ARM 如何讓DSP程序運(yùn)行起來(lái)，有三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)需要解決1、ARM得知DSP程序的開始地址；2、ARM得知DSP程序的啟動(dòng)地址。3、內(nèi)存中要有DSP程序；對(duì)于1和2，在DSP開發(fā)環(huán)境上的配置文件進(jìn)行修改，可以固定DSP程序的開始地址和啟動(dòng)地址。對(duì)于3，因?yàn)橄到y(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，DSP程序是以文件的形式存放在Flash上的，需要 ARM把DSP程序從Flash拷貝到1中指定的DSP程序開始地址上，然后ARM設(shè)置配置寄存器組中相關(guān)寄存器就可以使DSP從2中指定的啟動(dòng)地址處運(yùn)行DSP程序了。DSP程序運(yùn)行起來(lái)后，它和ARM之間的數(shù)據(jù)交互是通過(guò)一組系統(tǒng)配置寄存器 SYSCFG和一個(gè)共享RAM來(lái)解決的。系統(tǒng)配置寄存器組中的中斷寄存器CHIPSIG和中斷清除寄存器CHIPSIG_CLR用于內(nèi)核之間互發(fā)中斷信號(hào)。當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)讀取事先約定好的地址的命令，去執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序。圖1為多核單芯片內(nèi)核交互的結(jié)構(gòu)圖；如圖1所示包括ARM核(1)、DSP核組O)、 片內(nèi)共享RAM(3)、系統(tǒng)配置寄存器組、片外DDR(5)；虛線框內(nèi)部為多核單芯片。其中ARM核(1)、DSP核組O)、片內(nèi)共享RAM(3)、系統(tǒng)配置寄存器組(4)集成在一個(gè)芯片里，DDR(5)是芯片外擴(kuò)的RAM。ARM把DSP組中各個(gè)DSP程序加載到片外DDR(5)中，讓DSP程序執(zhí)行。ARM核(1)通過(guò)ARM數(shù)據(jù)總線向片內(nèi)共享RAM(3)寫入或讀出數(shù)據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)配置寄存器組向DSP核組⑵發(fā)出中斷信號(hào)。DSP核組⑵通過(guò)DSP數(shù)據(jù)總線向片內(nèi)共享RAM(3)寫入或讀出數(shù)據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)配置寄存器組向ARM核(1)發(fā)出中斷信號(hào)。圖2為以0MAP-L138為例說(shuō)明為多核單芯片中的DSP程序的啟動(dòng)流程。編號(hào)(6)， 從DSP開發(fā)環(huán)境的配置文件中確定DSP程序的開始地址和啟動(dòng)地址。編號(hào)(7)，經(jīng)DSP開發(fā)環(huán)境編譯后的DSP程序一般來(lái)講ARM不能直接加載，需要轉(zhuǎn)化為bin格式的文件。編號(hào) (8)，修改ARM Linux驅(qū)動(dòng)中DSP程序的開始地址和啟動(dòng)地址。編號(hào)(9)，ARM把DSP的可執(zhí)行程序加載到內(nèi)存中。編號(hào)(10)^冊(cè)啟動(dòng)05卩。
權(quán)利要求
1.一種多核單芯片的配電智能終端的數(shù)據(jù)采集處理交互方法，其特征在于 數(shù)據(jù)處理核采集智能終端數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理核將采集到的數(shù)據(jù)存放到共享內(nèi)存上； 微處理器核啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理核令其執(zhí)行采集及處理程序；以及， 數(shù)據(jù)處理核與微處理器核進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理核可以為DSP內(nèi)核，所述微處理器核可以為ARM內(nèi)核。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理核采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，所述微處理器核采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述共享內(nèi)存劃分出數(shù)據(jù)單元，數(shù)據(jù)單元的大小和個(gè)數(shù)依據(jù)策略決定，劃分后的剩余空間作為數(shù)據(jù)同步空間。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)單元存放的數(shù)據(jù)為時(shí)標(biāo)、AD采集的原始數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)經(jīng)DSP計(jì)算的結(jié)果。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)單元個(gè)數(shù)劃分的依據(jù)的策略為當(dāng)最后一個(gè)數(shù)據(jù)單元的原始數(shù)據(jù)采集完時(shí)，第一個(gè)數(shù)據(jù)單元的波形分析要計(jì)算完；所述數(shù)據(jù)單元大小劃分的依據(jù)的策略為能夠存放時(shí)標(biāo)、AD采集的原始數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)經(jīng)DSP計(jì)算的結(jié)果。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述微處理器核啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理核令其執(zhí)行采集及處理程序的方法為確定DSP程序的開始和啟動(dòng)地址；將DSP程序進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換；修改Linux驅(qū)動(dòng)中DSP程序的開始和啟動(dòng)地址；ARM把DSP程序加載到內(nèi)存中；以及，ARM啟動(dòng)DSP程序。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述確定DSP程序的開始和啟動(dòng)地址是通過(guò)修改DSP開發(fā)環(huán)境上的配置文件完成的。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理核與微處理器核的交互是通過(guò)一組系統(tǒng)配置寄存器和數(shù)據(jù)同步空間來(lái)完成的。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于系統(tǒng)配置寄存器族中的中斷寄存器和中斷清除寄存器用于內(nèi)核之間互發(fā)中斷信號(hào)。
11.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理核的個(gè)數(shù)為1-5個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多核單芯片的配電智能終端的數(shù)據(jù)采集處理交互方法，數(shù)據(jù)處理核采集智能終端數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理核將采集到的數(shù)據(jù)存放到共享內(nèi)存上；微處理器核啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理核令其執(zhí)行采集及處理程序；以及，數(shù)據(jù)處理核與微處理器核進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。本發(fā)明可以很好的解決電力系統(tǒng)智能終端設(shè)計(jì)中，硬件的成本較高、體積較大、系統(tǒng)可靠性差以及軟件上數(shù)據(jù)操作和硬件工程師的設(shè)計(jì)等問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102195361SQ20111013375
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者姜建釗, 孫軍平, 孫智濤, 李二霞, 盛萬(wàn)興 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院