一種基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)，其包括微處理器和雙閃速存儲(chǔ)器，所述微處理器包括動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器、總線(xiàn)控制器、閃速存儲(chǔ)器控制器和串行通訊控制器，所述雙閃速存儲(chǔ)器與總線(xiàn)控制器和閃速存儲(chǔ)器控制器連接；所述動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器連接有動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器；所述總線(xiàn)控制器連接有以太網(wǎng)控制器和可編程邏輯控制器，該可編程邏輯控制器連接有硬件看門(mén)狗；所述串行通訊控制器連接有串行通訊接口；所述以太網(wǎng)控制器、可編程邏輯控制器、硬件看門(mén)狗和串行通訊接口連接有外部擴(kuò)展接口。本實(shí)用新型解決現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，支持嵌入到用戶(hù)設(shè)備中使用，并可提供二次開(kāi)發(fā)擴(kuò)展接口，具有極好的擴(kuò)展性，高性能和高可靠性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種通信平臺(tái)，特別涉及一種基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站和智能電網(wǎng)的發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)一二次設(shè)備之間的互操作，對(duì)于通訊功能要求越來(lái)越高，并且對(duì)于通訊協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化也成為了一個(gè)亟待解決的迫切問(wèn)題。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)通訊協(xié)議五花八門(mén)，種類(lèi)繁多，彼此之間完全不兼容，設(shè)備之間的互操作成為一道難以逾越的屏障和壁壘。有些廠(chǎng)商處于技術(shù)保密和市場(chǎng)壟斷的考慮，甚至推出了很多私有協(xié)議，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的二次設(shè)備維護(hù)成本居高不下，售后服務(wù)難以為繼，廠(chǎng)商之間相互推諉的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。因此，由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織頒布的IEC61850通訊協(xié)議規(guī)范成為了國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)實(shí)施的統(tǒng)一通訊標(biāo)準(zhǔn)，與此相關(guān)的IEC61850通訊網(wǎng)關(guān)設(shè)備也應(yīng)運(yùn)而生。但是這些IEC61850通訊網(wǎng)關(guān)均具有以下幾個(gè)方面的缺點(diǎn):
[0003]1、體積太大，結(jié)構(gòu)無(wú)法滿(mǎn)足，難以嵌入到用戶(hù)設(shè)備中使用。這些IEC61850通訊網(wǎng)關(guān)多數(shù)都是直接采用工控機(jī)、或者PC機(jī)作為硬件平臺(tái)，而無(wú)專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能開(kāi)發(fā)，無(wú)論是體積、外形和結(jié)構(gòu)都無(wú)法滿(mǎn)足電力系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用的要求，更加無(wú)法嵌入到用戶(hù)設(shè)備中運(yùn)行，只能作為一種臨時(shí)的解決方案。
[0004]2、無(wú)專(zhuān)用軟硬件定制功能，可靠性不高。由于是直接利用工控機(jī)、或者PC機(jī)已有的硬件功能進(jìn)行軟件協(xié)議開(kāi)發(fā)，在上面運(yùn)行一套軟件即作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備使用，而電力系統(tǒng)設(shè)備廠(chǎng)商對(duì)于軟件和硬件均有不同的設(shè)計(jì)和使用要求，因此，無(wú)法實(shí)現(xiàn)一個(gè)統(tǒng)一的可靠的解決方案來(lái)滿(mǎn)足各個(gè)層面的使用需求。
[0005]3、擴(kuò)展性弱，用戶(hù)無(wú)法在其基礎(chǔ)上進(jìn)行軟硬件的二次開(kāi)發(fā)。用戶(hù)只能應(yīng)用工控機(jī)和PC機(jī)已有的硬件接口功能，而無(wú)法在其基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展和二次開(kāi)發(fā)。
[0006]4、可靠性弱，無(wú)法在極端惡劣環(huán)境下保證高可靠性運(yùn)行。電力系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境一般較為惡劣，都是在較強(qiáng)的電磁干擾和較大范圍的溫差下運(yùn)行，如果沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的硬件設(shè)計(jì)，無(wú)法保證設(shè)備的可靠運(yùn)行。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)，具體為一種微型化結(jié)構(gòu)、具有多種與用戶(hù)交互接口的嵌入式智能化通訊
T D O
[0008]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0009]一種基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)，包括微處理器和雙閃速存儲(chǔ)器，所述微處理器包括動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器、總線(xiàn)控制器、閃速存儲(chǔ)器控制器和串行通訊控制器，所述雙閃速存儲(chǔ)器與總線(xiàn)控制器和閃速存儲(chǔ)器控制器連接；
[0010]所述動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器連接有動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器；[0011]所述總線(xiàn)控制器連接有以太網(wǎng)控制器和可編程邏輯控制器，該可編程邏輯控制器連接有硬件看門(mén)狗；
[0012]所述串行通訊控制器連接有串行通訊接口 ；
[0013]所述以太網(wǎng)控制器、可編程邏輯控制器、硬件看門(mén)狗和串行通訊接口連接有外部擴(kuò)展接口。
[0014]優(yōu)選的，所述動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器為SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器。其中，所述的SDRAM指同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，同步是指Memory工作需要同步時(shí)鐘，內(nèi)部的命令的發(fā)送與數(shù)據(jù)的傳輸都以它為基準(zhǔn)；動(dòng)態(tài)是指存儲(chǔ)陣列需要不斷的刷新來(lái)保證數(shù)據(jù)不丟失；隨機(jī)是指數(shù)據(jù)不是線(xiàn)性依次存儲(chǔ)，而是自由指定地址進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。
[0015]優(yōu)選的，所述總線(xiàn)控制器為GPCM總線(xiàn)控制器。
[0016]優(yōu)選的，所述閃速存儲(chǔ)器控制器為Nand閃速存儲(chǔ)器控制器。其中，Nand閃存是一種比硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器更好的存儲(chǔ)方案，這在不超過(guò)4GB的低容量應(yīng)用中表現(xiàn)得猶為明顯。隨著人們持續(xù)追求功耗更低、重量更輕和性能更佳的產(chǎn)品，Nand正被證明極具吸引力。
[0017]優(yōu)選的，所述串行通訊控制器為UART串行通訊控制器。其中，通用異步收發(fā)傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),通常稱(chēng)作 UART,是一種異步收發(fā)傳輸器，是電腦硬件的一部分。將資料由串行通信與并行通信間作傳輸轉(zhuǎn)換，作為并行輸入成為串行輸出的芯片，通常集成于其他通訊接口的連結(jié)上。
[0018]優(yōu)選的，所述動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器為SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。
[0019]優(yōu)選的，所述雙閃速存儲(chǔ)器包括Nor型閃速存儲(chǔ)器和Nand型閃速存儲(chǔ)器，該Nor型閃速存儲(chǔ)器與總線(xiàn)控制器連接，該Nand型閃速存儲(chǔ)器與閃速存儲(chǔ)器控制器連接。
[0020]其中，Nor技術(shù)(亦稱(chēng)為L(zhǎng)inear技術(shù))閃速存儲(chǔ)器是最早出現(xiàn)的FlashMemory,目前仍是多數(shù)供應(yīng)商支持的技術(shù)架構(gòu)。它源于傳統(tǒng)的EPROM器件，與其它FlashMemory技術(shù)相比，具有可靠性高、隨機(jī)讀取速度快的優(yōu)勢(shì)，在擦除和編程操作較少而直接執(zhí)行代碼的場(chǎng)合，尤其是純代碼存儲(chǔ)的應(yīng)用中廣泛使用，如PC的BIOS固件、移動(dòng)電話(huà)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的控制存儲(chǔ)器等。
[0021]而Samsung、TOSHIBA 和 Fujistu 支持 Nand 技術(shù) FlashMemory。這種結(jié)構(gòu)的閃速存儲(chǔ)器適合于純數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和文件存儲(chǔ)，主要作為SmartMedia卡、CompactFlash卡、PCMCIAATA卡、固態(tài)盤(pán)的存儲(chǔ)介質(zhì)，并正成為閃速磁盤(pán)技術(shù)的核心。
[0022]優(yōu)選的，所述以太網(wǎng)控制器至少為一個(gè)。
[0023]優(yōu)選的，所述外部擴(kuò)展接口包括第一外部擴(kuò)展接口和第二外部擴(kuò)展接口，該第一外部擴(kuò)展接口與以太網(wǎng)控制器連接，該第二外部擴(kuò)展接口與可編程邏輯控制器、硬件看門(mén)狗和串行通訊接口連接。
[0024]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0025]本實(shí)用新型能夠集成為一體，整體尺寸只有長(zhǎng)X寬=58X54 (mm)，可以直接嵌入到用戶(hù)設(shè)備中使用，解決了現(xiàn)有設(shè)備體積太大的問(wèn)題。
[0026]另外，由于硬件系統(tǒng)采用專(zhuān)用低功耗嵌入式微處理器和可編程邏輯控制器設(shè)計(jì)，能夠內(nèi)置專(zhuān)用硬件平臺(tái)進(jìn)行了剪裁式的優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了無(wú)專(zhuān)用軟硬件定制功能、可靠性不高的問(wèn)題。
[0027]更進(jìn)一步的，本實(shí)用新型增加了外部擴(kuò)展接口，用戶(hù)可以直接利用外部擴(kuò)展接口來(lái)進(jìn)行硬件的二次擴(kuò)展開(kāi)發(fā)，并且軟件設(shè)計(jì)留出的用戶(hù)級(jí)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)還允許用戶(hù)進(jìn)行軟件的二次擴(kuò)展開(kāi)發(fā)，解決了擴(kuò)展性弱，用戶(hù)無(wú)法在其基礎(chǔ)上進(jìn)行軟硬件的二次開(kāi)發(fā)的問(wèn)題。
[0028]最后，由專(zhuān)用設(shè)計(jì)的可編程邏輯控制器配合硬件看門(mén)狗，可使系統(tǒng)硬件運(yùn)行可靠性大大提高，解決了可靠性弱，無(wú)法在極端惡劣環(huán)境下保證高可靠性運(yùn)行的問(wèn)題。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]附圖標(biāo)記如下:
[0031]1、微處理器；11、SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器；12、GPCM總線(xiàn)控制器；13、Nand閃速存儲(chǔ)器控制器；14、UART串行通訊控制器；2、SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器；31、Nor型閃速存儲(chǔ)器；32、Nand型閃速存儲(chǔ)器；4、以太網(wǎng)控制器；5、可編程邏輯控制器；6、硬件看門(mén)狗；7、串行通訊接口 ；81、第一外部擴(kuò)展接口 ；82、第二外部擴(kuò)展接口。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)包括微處理器I和雙閃速存儲(chǔ)器，所述微處理器I包括SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器11、GPCM總線(xiàn)控制器12、Nand閃速存儲(chǔ)器控制器13和UART串行通訊控制器14 ;所述雙閃速存儲(chǔ)器包括Nor型閃速存儲(chǔ)器31和Nand型閃速存儲(chǔ)器32，該Nor型閃速存儲(chǔ)器31與GPCM總線(xiàn)控制器12連接，該Nand型閃速存儲(chǔ)器32與Nand閃速存儲(chǔ)器控制器13連接；所述SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器11連接有SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器2 ;所述GPCM總線(xiàn)控制器12還連接有兩個(gè)以太網(wǎng)控制器4和可編程邏輯控制器5，該可編程邏輯控制器5連接有硬件看門(mén)狗6 ;所述UART串行通訊控制器14連接有串行通訊接口 7 ;所述以太網(wǎng)控制器4連接有第一外部擴(kuò)展接口
81;所述可編程邏輯控制器5、硬件看門(mén)狗6和串行通訊接口 7連接有第二外部擴(kuò)展接口
82;所述的第一外部擴(kuò)展接口 81和第二外部擴(kuò)展接口 82優(yōu)選為20pin外部擴(kuò)展接口。
[0034]所述微處理器I優(yōu)選為三星公司基于ARM920T內(nèi)核的S3C2440A微處理器，微處理器I有地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)，多個(gè)輸入輸出I/o腳，串行通訊控制器。
[0035]所述雙閃速存儲(chǔ)器包括一片Nor型閃速存儲(chǔ)器31和一片Nand型閃速存儲(chǔ)器32，Nor型閃速存儲(chǔ)器31通過(guò)GPCM總線(xiàn)控制器12與微處理器I連接，Nand型閃速存儲(chǔ)器32通過(guò)Nand閃速存儲(chǔ)器控制器13與微處理器I連接。
[0036]所述SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器2具有15位地址線(xiàn)和32位數(shù)據(jù)線(xiàn)，其通過(guò)SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器11與微處理器I連接。
[0037]所述以太網(wǎng)控制器4為具有Local bus總線(xiàn)接口的10/100BASE-T快速以太網(wǎng)控制器，支持UTP通訊接口模式和FIBER通訊接口模式，通過(guò)GPCM總線(xiàn)控制器12與微處理器I連接。
[0038]所述串行通訊接口 7與UART串行通訊控制器14連接，該串行通訊接口 7連接至第二外部擴(kuò)展接口 82上，對(duì)外提供三路5V電平的TTL串行通訊接口，用戶(hù)可以利用第二外部擴(kuò)展接口 82來(lái)進(jìn)行二次擴(kuò)展，并可以擴(kuò)展為RS232接口，RS485接口，或者RS422接口等。
[0039]所述硬件看門(mén)狗6連接至可編程邏輯控制器5，并由可編程邏輯控制器5對(duì)其進(jìn)行控制操作。硬件看門(mén)狗6是一個(gè)1.6秒定時(shí)限看門(mén)狗控制器，并可由軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行打開(kāi)，關(guān)閉，和喂狗操作。硬件看門(mén)狗6可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的無(wú)人值守工作，當(dāng)系統(tǒng)軟件死機(jī)后，可以由硬件看門(mén)狗6實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自啟動(dòng)功能。
[0040]所述可編程邏輯控制器5優(yōu)選為Altera公司的CPLD可編程邏輯控制器，通過(guò)GPCM總線(xiàn)控制器12與微處理器I連接?？删幊踢壿嬁刂破?內(nèi)部可編程，并可實(shí)現(xiàn)軟件加密，看門(mén)狗控制，系統(tǒng)硬件設(shè)置功能，通訊核心和用戶(hù)客戶(hù)端握手功能和擴(kuò)展I/O功能。
[0041]所述第一外部擴(kuò)展接口 81和第二外部擴(kuò)展接口 82為兩個(gè)單排20pin 2.54mm間距插針，功能上為向用戶(hù)開(kāi)放的二次擴(kuò)展功能接口。開(kāi)放的二次擴(kuò)展功能包括:串行總線(xiàn)通訊功能(串行總線(xiàn)通訊可以擴(kuò)展為RS232，RS422，RS485三種模式)，以太網(wǎng)通訊功能(以太網(wǎng)通訊可以擴(kuò)展為UTP和FIBER兩種模式)，硬件看門(mén)狗6控制功能，系統(tǒng)硬件設(shè)置功能，通訊核心和用戶(hù)客戶(hù)端握手功能，和擴(kuò)展I/O功能。
[0042]所述微處理器I具有15位地址線(xiàn)和32位數(shù)據(jù)線(xiàn)用于連接SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器2，具有26位地址線(xiàn)和16位數(shù)據(jù)線(xiàn)連接Nor型閃速存儲(chǔ)器31，具有2位地址線(xiàn)和16位數(shù)據(jù)線(xiàn)連接以太網(wǎng)控制器4，具有6位地址線(xiàn)和8位數(shù)據(jù)線(xiàn)連接可編程邏輯控制器5。微處理器I中集成的UART串行通訊控制器14連接第二外部擴(kuò)展接口 82，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與其它串行設(shè)備之間的通訊。以太網(wǎng)控制器4連接第一外部擴(kuò)展接口 81，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與其它以太網(wǎng)接口設(shè)備的通訊?？删幊踢壿嬁刂破?連接第二外部擴(kuò)展接口 82，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與其它邏輯設(shè)備之間的通信。
[0043]上述實(shí)施方式僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，不能以此來(lái)限定本實(shí)用新型保護(hù)的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的基礎(chǔ)上所做的任何非實(shí)質(zhì)性的變化及替換均屬于本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)，其特征在于:包括微處理器和雙閃速存儲(chǔ)器，所述微處理器包括動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器、總線(xiàn)控制器、閃速存儲(chǔ)器控制器和串行通訊控制器，所述雙閃速存儲(chǔ)器與總線(xiàn)控制器和閃速存儲(chǔ)器控制器連接； 所述動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器連接有動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器； 所述總線(xiàn)控制器連接有以太網(wǎng)控制器和可編程邏輯控制器，該可編程邏輯控制器連接有硬件看門(mén)狗； 所述串行通訊控制器連接有串行通訊接口； 所述以太網(wǎng)控制器、可編程邏輯控制器、硬件看門(mén)狗和串行通訊接口連接有外部擴(kuò)展接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器為SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)，其特征在于:所述總線(xiàn)控制器為GPCM總線(xiàn)控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)，其特征在于:所述閃速存儲(chǔ)器控制器為Nand閃速存儲(chǔ)器控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)，其特征在于:所述串行通訊控制器為UART串行通訊控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器為SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)，其特征在于:所述雙閃速存儲(chǔ)器包括Nor型閃速存儲(chǔ)器和Nand型閃速存儲(chǔ)器，該Nor型閃速存儲(chǔ)器與總線(xiàn)控制器連接，該Nand型閃速存儲(chǔ)器與閃速存儲(chǔ)器控制器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)，其特征在于:所述以太網(wǎng)控制器至少為一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的基于嵌入式的電力系統(tǒng)智能通訊平臺(tái)，其特征在于:所述外部擴(kuò)展接口包括第一外部擴(kuò)展接口和第二外部擴(kuò)展接口，該第一外部擴(kuò)展接口與以太網(wǎng)控制器連接，該第二外部擴(kuò)展接口與可編程邏輯控制器、硬件看門(mén)狗和串行通訊接口連接。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK203734381SQ201420153468
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
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