基于ARM9和FPGA的通訊管理機的研究.pdf

1、隨著經濟的快速發(fā)展，能源需求日益增加。作為重要能源之一的電力，其傳輸管理系統(tǒng)自動化程度越來越高。在我國電力自動化系統(tǒng)中，越來越注重于對系統(tǒng)信息的收集、集成及管理。這其中，不同智能裝置之間數(shù)據(jù)交換越來越頻繁，但不同設備使用的不同協(xié)議給變電站通訊帶來很大麻煩。一個可行的解決方案就是使用通訊管理機。作為重要的數(shù)據(jù)轉發(fā)設備，通訊管理機在變電站通訊中發(fā)揮了重要作用，它可以實時接收現(xiàn)場設備通訊數(shù)據(jù)，匯總整理后實現(xiàn)通信、控制。同時，高性能微處理器的發(fā)

2、展和嵌入式操作系統(tǒng)的廣泛應用，也為新型通訊管理機的研制提供了基礎。
　　本文根據(jù)變電站通訊對通訊管理機的功能需求和對多種解決方案分析比較的基礎上，設計了一種基于ARM+Linux的新型通訊管理機。此架構的技術比較成熟、擴展性強、成本較低，有很強的應用前景。本系統(tǒng)可通過RS485、CAN、以太網接口，與變電站智能設備進行連接，并將現(xiàn)場智能設備的通訊數(shù)據(jù)整理匯總后，通過上行網絡接口，實時上送上級主站系統(tǒng);另一方面，接收主站系統(tǒng)的控制命

3、令，轉換并轉發(fā)給現(xiàn)場智能設備，實現(xiàn)對下行設備的控制。該系統(tǒng)采用模塊化設計，保證了系統(tǒng)運行工作時的穩(wěn)定性與可靠性。
　　系統(tǒng)硬件平臺采用ARM+FPGA的架構。其中，ARM選用AT91RM9200工業(yè)級芯片，滿足了變電站復雜的工作環(huán)境，其作為主控芯片負責整個系統(tǒng)的控制、交互及通訊;FPGA作為協(xié)處理器負責擴展通訊串口、輸出告警及控制信號，實現(xiàn)對被控對象的控制。ARM和FPGA通過總線通訊，保證了二者通訊的穩(wěn)定和快速性。
　　系

4、統(tǒng)軟件實現(xiàn)部分，詳細介紹了嵌入式Linux操作系統(tǒng)的開發(fā)基礎和移植的實現(xiàn)方法，重點講解了協(xié)處理器FPGA在Linux系統(tǒng)下的驅動開發(fā)。本文的核心是協(xié)議轉換的實現(xiàn)。在協(xié)議轉換實現(xiàn)方法上，采用多線程技術，保證各個線程之間協(xié)同工作。此外，本文還對電力系統(tǒng)常用通訊協(xié)議的幀結構進行了分析，為協(xié)議轉換程序設計提供了理論基礎。
　　在系統(tǒng)設計完成后搭建了實驗平臺，從系統(tǒng)硬軟件環(huán)境、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)性能三個方面進行了測試。結果表明該系統(tǒng)硬軟件環(huán)境運