摘　要： 介紹了m-core芯片mmc2107在微機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用。在對(duì)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)作分析的基礎(chǔ)上，著重介紹了微機(jī)保護(hù)設(shè)備的硬件構(gòu)成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和各模塊的作用，特別是采用了32位mmc2107芯片，大大提高了處理數(shù)據(jù)效率和控制的速度。并采用雙cpu系統(tǒng)模式，提高了綜合保護(hù)的功能和可靠性。 關(guān)鍵詞： 微機(jī)保護(hù);m-core；雙cpu 引言 隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的電壓等級(jí)不斷提高，結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，要求保護(hù)技術(shù)向數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展。繼電保護(hù)裝置對(duì)系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著非常重要的作用。伴隨著通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的不斷應(yīng)用，對(duì)各種微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置都提出了新的要求，為了適應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì)，需要在微機(jī)測(cè)控保護(hù)裝置內(nèi)嵌入各種通信模塊，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。本文分析介紹了基于m-core平臺(tái)的電力系統(tǒng)低壓設(shè)備數(shù)字式綜合保護(hù)裝置。 1硬件系統(tǒng) 本微機(jī)保護(hù)裝置的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由主控制器模塊、鍵盤顯示模塊、模擬量采集模塊、出口模塊、電源模塊和通信模塊6個(gè)部分組成。12路開(kāi)關(guān)量輸入、8路開(kāi)關(guān)量輸出、14路模擬量輸入、點(diǎn)陣式圖形液晶顯示界面和薄膜鍵盤控制，4路電度表脈沖輸入和rs232、rs485、can現(xiàn)場(chǎng)總線及以太網(wǎng)通信接口。硬件原理框圖如圖1所示。 1.1主控制器模塊設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的單處理器微機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)容錯(cuò)能力差，任一元件損壞都可能導(dǎo)致系統(tǒng)停止工作。而且整套保護(hù)中各個(gè)保護(hù)功能由一個(gè)cpu承擔(dān)，處理速度慢，另外由于實(shí)際應(yīng)用中液晶控制器的讀寫(xiě)速度較慢，降低了cpu處理整個(gè)程序模塊的速度，穩(wěn)定可靠性低。本文采用雙cpu系統(tǒng)，一套為以mmc2107為核心的主cpu系統(tǒng)，完成保護(hù)主功能和通信功能;一套為77e58單片機(jī)從cpu系統(tǒng)，主要完成監(jiān)控功能。使用雙cpu控制，大大減少了對(duì)主cpu的負(fù)擔(dān)，使主cpu有充分的時(shí)間進(jìn)行保護(hù)運(yùn)算和完成控制功能。 mmc2107是基于m-core m210中央處理單元系列的一種32位通用微處理控制器（mcu）。該芯片采用3.3 v工作電壓，能耗低，適合在外部電源掉電的情況下采用電池供電，可以提高系統(tǒng)的工作可靠性。mmc2107 cpu系統(tǒng)外部參考頻率最大為33 mhz，通過(guò)內(nèi)部的pll模式參數(shù)選擇，其系統(tǒng)時(shí)鐘最大工作頻率可以達(dá)到9倍于外部參考頻率，快速的指令周期和特殊的指令集，極大地減少了計(jì)算的時(shí)間。在實(shí)際的微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控應(yīng)用中，為了滿足微機(jī)保護(hù)裝置的精度要求，往往要求采用一些有良好濾波功能和精度較高的算法，像微機(jī)保護(hù)中常采用的各種傅氏算法等，但是在提高精度的同時(shí)，算法的復(fù)雜性又導(dǎo)致了算法計(jì)算時(shí)間的增加。高性能的m-core處理器使一些過(guò)去低速cpu無(wú)法采用的性能優(yōu)、精度高，但計(jì)算量較大的微機(jī)保護(hù)算法得以實(shí)現(xiàn)。mmc2107內(nèi)部集成了128 k flash，滿足整個(gè)程序模塊的大小，不用另外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。程序內(nèi)置片內(nèi)存儲(chǔ)器，提高了程序的讀寫(xiě)速度,也增加了系統(tǒng)可靠性和抗干擾性。外部接口提供32位數(shù)據(jù)線，23位地址線，4個(gè)片選信號(hào)cs0~cs3，每個(gè)片選信號(hào)可以提供8 m的操作地址空間，可以通過(guò)片選寄存器設(shè)置外部或內(nèi)部啟動(dòng)模式。另外，片內(nèi)還集成有8 k的sram，8路10位的a/d轉(zhuǎn)換模塊，2個(gè)16位中斷定時(shí)器，2個(gè)sci接口，1個(gè)spi接口，55個(gè)獨(dú)立可編程的i/o引腳，內(nèi)置watchdog定時(shí)器和7個(gè)實(shí)時(shí)外部中斷，共40個(gè)中斷源，32級(jí)中斷等，其優(yōu)越的性能滿足了微機(jī)保護(hù)的可靠性、快速性和靈敏性的要求。 從cpu采用的是77e58單片機(jī)。77e58是winbond公司的一種快速8051系列兼容微處理器，其指令操作時(shí)間約是傳統(tǒng)8051處理器的3倍，內(nèi)置有32 k-eprom，不需外擴(kuò)程序空間。 雙cpu之間的通信采用雙口ram方式，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這種操作方式簡(jiǎn)單快速，兩個(gè)cpu之間的工作互不影響。 雙口ram采用idt71v321，該芯片具有兩套獨(dú)立的控制邏輯和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)端口，當(dāng)同時(shí)操作同一存儲(chǔ)單元時(shí)，將會(huì)發(fā)生沖突。idt71v312有仲裁和中斷兩種方式解決，我們采用仲裁方式，此時(shí)片內(nèi)仲裁邏輯將只允許從一端口進(jìn)行讀寫(xiě)操作，而封鎖另一端口。被封鎖端口的busy線被置低電平，從而使連接在該端口的cpu處于指令保護(hù)狀態(tài)，待busy變高后，cpu可以繼續(xù)操作。由于mmc2107是3.3 v芯片,77e58是5 v芯片，二者之間的數(shù)據(jù)傳輸需要通過(guò)3.3～5 v電平轉(zhuǎn)換。 1.2通信模塊 為了盡可能實(shí)現(xiàn)用戶的可選配置，以利于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)不同廠家的裝置開(kāi)放與互連。利用m-core的2個(gè)sci和1個(gè)spi的通信接口，在常規(guī)的串行總線rs232、rs485上，新增了現(xiàn)場(chǎng)總線can、以太網(wǎng)通信接口，基本上滿足了現(xiàn)場(chǎng)要求的各種通信方式。其中can通信模塊采用microchip公司的mcp2510作為控制器，mcp2551作為can驅(qū)動(dòng)器(如圖2所示)。mcp2551是can協(xié)議控制器和物理總線接口，提供不同的接收和發(fā)送功能，完全和iso118