一種配電終端通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能配電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其是一種配電終端通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 配電自動(dòng)化終端集遙測(cè)、遙信、遙控、保護(hù)和通信等功能于一體，廣泛適用于配電 室、環(huán)網(wǎng)柜、開(kāi)閉所、柱上開(kāi)關(guān)等多回路集中監(jiān)控應(yīng)用場(chǎng)合。
[0003] 配電終端通信接口主要功能是按照指定的通信規(guī)約實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)發(fā)和上 傳。為了滿足配電終端與主站、終端與其他智能設(shè)備以及終端間的有效通信，無(wú)論通信方 式、通信協(xié)議、通信接口都要滿足配電自動(dòng)化系統(tǒng)信息傳輸和故障處理的要求。
[0004] 1)配電終端硬件設(shè)計(jì)要求具備多種類型的通信接口，一般要求不少于1個(gè)RS232 口 1個(gè)RS232個(gè)/RS485 口，以及2個(gè)以太網(wǎng)接口，為了滿足未來(lái)智能分布式饋線自動(dòng)化的 要求，配電終端通信接口還應(yīng)具備方便擴(kuò)展光纖以太網(wǎng)接口的硬件架構(gòu)。
[0005] 2)支持多種通信方式的接入，如光纖工業(yè)以太網(wǎng)、ΕΡ0Ν網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)距離無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò) (無(wú)線公網(wǎng)GPRS、CDMA/3G/4G，無(wú)線專網(wǎng)等)、短距離無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、Zigbee 等）多種通信方式的接入或級(jí)聯(lián)。
[0006] 3)支持多種通信協(xié)議。配電終端本身應(yīng)具有豐富的通信規(guī)約庫(kù)，如 IEC60870-5-104、IEC60807-5-101、IEC61850等標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)約，并根據(jù)各地配電自動(dòng)化應(yīng) 用需求進(jìn)行規(guī)約定制。
[0007] 配電終端通信接口和通信規(guī)約實(shí)現(xiàn)與主站的數(shù)據(jù)上送，接受并執(zhí)行主站下達(dá)的遙 控命令、對(duì)時(shí)命令，進(jìn)行故障處理，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)站內(nèi)其它智能設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)發(fā)等功 能。配電終端通信接口按傳輸介質(zhì)可分為：有線通信接口和無(wú)線通信接口兩大類。目前，配 電終端常用的有線通信接口主要有：以太網(wǎng)通信接口和串行通信接口；終端無(wú)線通信接口 主要有：遠(yuǎn)距離無(wú)線通信接口和短距離無(wú)線通信接口，一般而言遠(yuǎn)距離無(wú)線通信接口（無(wú)線 公網(wǎng)或無(wú)線專網(wǎng)）用于配電終端與配電主站的連接，短距離無(wú)線通信接口用于配電終端與 其他智能終端實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)或自組網(wǎng)。
[0008] -般而言，要求采用以太網(wǎng)通信方式接入時(shí)具備通信狀態(tài)監(jiān)視及通道端口故障監(jiān) 測(cè)；采用無(wú)線通信方式接入主站時(shí)具備監(jiān)視模塊狀態(tài)，S頂卡狀態(tài)、無(wú)線信號(hào)監(jiān)視等功能。
[0009] 通常擴(kuò)展芯片的以太網(wǎng)接口是增加總線型的以太網(wǎng)控制器，擴(kuò)展完全具有獨(dú)立 MAC的以太網(wǎng)接口，這種接口需要通過(guò)DSP的數(shù)據(jù)總線傳輸數(shù)據(jù)，并且需要占用DSP的地址 尋址空間，收發(fā)數(shù)據(jù)速度較慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明提供一種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、傳輸速度快的配電終端通信系統(tǒng)。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 一種配電終端通信系統(tǒng)，包括DSP處理器模塊、以太網(wǎng)通信模塊和CAN總線通信模塊， 所述DSP處理器模塊是配電終端通信系統(tǒng)的主控單元，用于初始化配置整個(gè)配電終端通信 系統(tǒng)、控制以太網(wǎng)通信模塊和CAN總線通信模塊的輸入輸出；所述以太網(wǎng)通信模塊用于實(shí) 現(xiàn)配電終端以太網(wǎng)通信接口的擴(kuò)展；所述CAN總線通信模塊用于實(shí)現(xiàn)基于配電終端CAN總 線通信接口的擴(kuò)展。
[0012] 其中，所述以太網(wǎng)通信模塊包括以太網(wǎng)交換芯片與以太網(wǎng)物理層接口，DSP處理器 模塊通過(guò)以太網(wǎng)物理層接口與以太網(wǎng)交換芯片相連，以太網(wǎng)交換芯片的運(yùn)行狀態(tài)由DSP處 理器通過(guò)MDI0、MDC連接的串行管理接口來(lái)進(jìn)行配置。
[0013] 其中，所述以太網(wǎng)交換芯片連接2路光以太網(wǎng)接口和2路電以太網(wǎng)接口。
[0014] 其中，所述CAN總線通信模塊包括CAN總線控制器和CAN總線收發(fā)器，CAN總線控 制器與DSP的連接是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的串行外設(shè)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，CAN總線收發(fā)器與CAN總線控制器 相連，并連接1路CAN總線接口。
[0015] 其中，所述DSP處理器模塊與背板總線之間連接FPGA。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明采用以太網(wǎng)交換芯片來(lái)擴(kuò)展配電終端的以太網(wǎng)接口，采用帶SPI接口CAN總線 控制器擴(kuò)展CAN總線接口，與傳統(tǒng)通過(guò)DSP內(nèi)部地址總線擴(kuò)展通信接口的方法相比，本發(fā)明 提供的通信接口擴(kuò)展方法不占用DSP處理器的內(nèi)部地址空間，具有傳輸速度快、布線方便、 可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于配電終端通信系統(tǒng)的構(gòu)建。解決配電終端多接口擴(kuò)展需要 占用統(tǒng)一內(nèi)部尋址空間和單個(gè)接口需要獨(dú)立的總線型芯片的問(wèn)題，且通過(guò)以太網(wǎng)交換芯片 和SPI總線擴(kuò)展以太網(wǎng)接口具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、傳輸速度快、硬件成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例配電終端通信系統(tǒng)示意圖。
[0018] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例配電終端DSP處理器與以太網(wǎng)交換芯片的連接框圖。
[0019] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例MCP2515接口電路原理圖。
[0020] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例ADSP-BF518最小系統(tǒng)及其外圍電路原理框圖。
[0021 ] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例FPGA接口電路框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖及實(shí)例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023] 本實(shí)施例中，如圖1所示，配電終端通信系統(tǒng)主要包括DSP處理器模塊(本實(shí)施例 采用ADSP-BF518)、以太網(wǎng)交換芯片(本實(shí)施例采用Marvell88E6060)、以太網(wǎng)物理層接口 (本實(shí)施例采用以太網(wǎng)獨(dú)立介質(zhì)接口MII)、CAN總線控制器和CAN總線收發(fā)器。
[0024] DSP處理器模塊是配電終端通信系統(tǒng)的主控單元，用于初始化配置整個(gè)配電終端 通信系統(tǒng)、控制以太網(wǎng)通信模塊和CAN總線通信模塊的輸入輸出。它通過(guò)以太網(wǎng)獨(dú)立介 質(zhì)接口（MII)與以太網(wǎng)交換芯片相連，以太網(wǎng)交換芯片的運(yùn)行狀態(tài)可由DSP處理器通過(guò) MDICKMDC連接的串行管理接口（SerialManagementInterface，SMI)來(lái)進(jìn)行配置，包括： VLAN的配置、端□的開(kāi)閉、端□的工作模式和通信速率、LED燈的配置等。本實(shí)施例采用的 ADSP-BF518自帶的EMAC模塊100Mbps的帶寬能滿足配電終端的應(yīng)用需求。
[0025] 以太網(wǎng)通信模塊用于實(shí)現(xiàn)配電終端以太網(wǎng)通信接口的擴(kuò)展，主要包括太網(wǎng)獨(dú)立 介質(zhì)接口（MII)與以太網(wǎng)交換芯片。配電終端DSP處理器與以太網(wǎng)交換芯片（Marvell 88E6060)的連接框圖如圖2所示。本實(shí)施例采用Marvell公司生產(chǎn)的88E6060以太網(wǎng) 交換芯片來(lái)擴(kuò)展以太網(wǎng)接口，保證以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖傩院蛯?shí)時(shí)性。Marve11 88E6060 需要1. 5V、2. 5V和3. 3V的供電電源，其中芯片核心部分采用1. 5V和2. 5V的供電電源， 3. 3V主要是作為88E6060的I/O口驅(qū)動(dòng)電源。為了簡(jiǎn)化芯片的電源電路設(shè)計(jì)、降低成本， Marvell88E6060芯片內(nèi)部提供電壓控制信號(hào)C0NTR0L_15、C0NTR0L_25,分別由124、2引腳 輸出來(lái)控制2個(gè)低成本的PNP三極管來(lái)實(shí)現(xiàn)3. 3V的供電電源降到1. 5V和2. 5V。Marvell 88E6060的大量運(yùn)行狀態(tài)可由DSP通過(guò)MDIO、MDC連接的串行管理接口（SerialManagement Interface，SMI)來(lái)進(jìn)行配置，包括：VLAN的配置、端口的開(kāi)閉、端口的工作模式和通信速 率、LED燈的配置等。但是88E6060的端口工作模式，例如Port5的MAC模式或PHY模式 的選擇，Portl和Port2為光以太網(wǎng)口還是電以太網(wǎng)口等，根據(jù)需要在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)拉高 或者拉低相應(yīng)的管腳。
[0026] 光纖以太網(wǎng)收發(fā)器米用收發(fā)一體化的AFBR5803系列芯片，符合工業(yè)級(jí)的應(yīng)用標(biāo) 準(zhǔn)，兼容3. 3V和5V的供電電源。
[0027]CAN總線通信模塊用于實(shí)現(xiàn)基于配電終端CAN總線通信接口的擴(kuò)展，包括CAN總 線控制器和CAN總線收發(fā)器。CAN總線控制器與DSP的連接是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的串行外設(shè)接口 (SerialPeripheralInterface，SPI)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0028] 本實(shí)施例選用性價(jià)比高、與DSP連線簡(jiǎn)單的MCP2515芯片作為外擴(kuò)的獨(dú)立CAN總 線控制器。MCP2515芯片支持CAN1. 2以及最新的CANV2. 0Α/Β等版本的協(xié)議，能夠接收和 發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展的數(shù)據(jù)幀以及遠(yuǎn)程幀，通過(guò)2個(gè)29位的接收屏蔽寄存器和6個(gè)29位的接 收濾波寄存器可以過(guò)濾掉用戶不需要的報(bào)文，因此可以減少主控CPU的開(kāi)銷；MCP2515的最 大時(shí)鐘輸入速度為40MHz，高速SPI接口可達(dá)10MHz，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳送能能力和可靠性， 能滿足絕大部分應(yīng)用場(chǎng)合。
[0029]MCP2515接口電路原理圖如圖3所示，圖中MCP2515與DSP的連接是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的串 行外設(shè)接口（SerialPeripheralInterface，SPI)來(lái)實(shí)現(xiàn)。一共6根連接線，其中與BF518 SPI1相連的線4根，分別是：SPI時(shí)鐘信號(hào)：SPI1_SCK，SPI從機(jī)選擇信號(hào)線：SPI1_SSEL5 ; 主機(jī)輸入、從機(jī)輸出信號(hào)：SPI1_MIS0,主機(jī)輸出、從機(jī)輸入信號(hào)：SPI1_M0SI。此外，CAN_INT 作為CAN控制器的中斷請(qǐng)求信號(hào)線連接到BF518的ΡΗ0 口，以BF518通