雙核處理器F28M35在線路保護(hù)中的應(yīng)用

 引言

在電力保護(hù)領(lǐng)域，從最早的8位單片機(jī)，逐漸發(fā)展到16位、32位處理器，基本滿足了微機(jī)綜合保護(hù)裝置的需求。但隨著電力行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，保護(hù)算法計(jì)算復(fù)雜性的提高，以太網(wǎng)通訊技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，主流處理器TMS320F2812在系統(tǒng)管理及網(wǎng)絡(luò)通訊方面能力不足的問題便暴露出來了。

為適應(yīng)用戶新的需求，公司研發(fā)了基于美國(guó)TI公司雙核處理器­—F28M35的新一代微機(jī)綜合保護(hù)裝置。

一、F28M35 的特點(diǎn)

F28M35處理器是一款工業(yè)級(jí)雙核處理控制芯片，內(nèi)部集成了一個(gè)ARM contex-M3核和一個(gè)DSP C28核，專用的4k ram和通訊標(biāo)志寄存器構(gòu)成了內(nèi)部處理器通訊模塊—IPC。

該處理器有高達(dá)128KB的片上ram,其中64K可在雙核間自由分配，程序空間512KB+512KB。

M3核帶有地址總線，最大可訪問512MB的外部數(shù)據(jù)空間。并配有USB接口、以太網(wǎng)接口及傳統(tǒng)的UART、I2C、SPI等接口，可滿足絕大多數(shù)工業(yè)控制要求，系統(tǒng)時(shí)鐘可達(dá)100MHz。

C28核最大特色是增加了單精度硬浮點(diǎn)計(jì)算單元，在不犧牲計(jì)算速度的前提下給編程帶來很大的方便，降低了編程門檻。最高系統(tǒng)時(shí)鐘依舊150MHz。

二、保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的硬件由電壓電流互感器、16通道A/D轉(zhuǎn)換器、開出繼電器、液晶屏接口、按鍵輸入、開關(guān)量輸入、485通訊接口、以太網(wǎng)通訊接口、雙核處理器F28M35以及電源幾大部分組成，其組成原理圖如下：

三、保護(hù)裝置的軟件任務(wù)劃分及結(jié)構(gòu)

1.C28核任務(wù)數(shù)量比較少，采用主程序循環(huán)加200us中斷的結(jié)構(gòu)即可，完成以下任務(wù)：

a.對(duì)兩個(gè)max125 14位8通道A/D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行操作，每200us 采集16通道的AD值。

b.對(duì)每個(gè)通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件測(cè)頻，確定實(shí)際輸入的交流信號(hào)頻率及周期。

c.根據(jù)推算出的周期及AD采樣值，每個(gè)通道每周期虛擬出96個(gè)AD采樣值。

d.主程序執(zhí)行96點(diǎn)FFT運(yùn)算，求得每個(gè)通道的幅值和相位。

e.主程序執(zhí)行高次諧波FFT運(yùn)算，求得2—11次高次諧波幅值。

f.主程序執(zhí)行所有邏輯判斷，確定是否執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。

g.與M3核進(jìn)行內(nèi)部通訊，實(shí)時(shí)完成數(shù)據(jù)交換。

2.M3核管理任務(wù)比較多，采用UCOSII微型操作系統(tǒng)，完成以下任務(wù)：

a.液晶屏各種菜單參數(shù)顯示及按鍵操作相應(yīng)。

b.以太網(wǎng)通訊、RS485通訊及相應(yīng)的103歸約處理。

c.各種系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置(包括通過通訊口進(jìn)行設(shè)置)和保存。

d.動(dòng)作記錄及告警記錄及保存。

e.所有模擬輸入通道錄波及保存。

f.與c28核進(jìn)行內(nèi)部通訊，實(shí)時(shí)完成數(shù)據(jù)交換。

四、實(shí)施效果

通過采取以上的技術(shù)方案，使得該產(chǎn)品整機(jī)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)相比

同類產(chǎn)品提高很多，5A互感器實(shí)測(cè)測(cè)量精度在1A輸入時(shí)達(dá)到0.1%，速斷動(dòng)作時(shí)間達(dá)到24ms。與此同時(shí)還增加了各種網(wǎng)絡(luò)通訊功能，而且處理器成本幾乎沒有增加。

本產(chǎn)品投入小批量生產(chǎn)后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)考核，用戶反應(yīng)良好，工作可靠準(zhǔn)確。

由此可知，雙核處理器F28M35具有很高的性價(jià)比，在要求高可靠、高實(shí)時(shí)性而且功能較為復(fù)雜的工業(yè)場(chǎng)所具有很好的前景，未來必將得到廣泛的應(yīng)用。