關(guān)鍵詞：RTU S3C4510B μClinux 嵌入式系統(tǒng)

在電力系統(tǒng)變電所以及電氣化鐵道牽引變電所遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控終端（RTU）是關(guān)鍵設(shè)備，實現(xiàn)遙控、遙測、遙信等功能。

采用工業(yè)控制計算機(jī)，擴(kuò)展測控硬件接口電路，是RTU設(shè)計常見的方法，但是這種方法設(shè)計的RTU成本高、體積大、耗電大。采用80C196等單片機(jī)設(shè)計RTU，由于單片機(jī)的運(yùn)算處理和硬件擴(kuò)展等能力較低，影響RTU的性能。而基于ARM處理器設(shè)計的RTU，硬件上具有成本低、體積小、耗電省、處理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；軟件上由于采用μClinux操作系統(tǒng)，有許多優(yōu)秀的應(yīng)用程序成果可以利用。正是由于這些優(yōu)勢，采用ARM和μClinux設(shè)計RTU已經(jīng)成為一個熱點(diǎn)。

1 RTU硬件電路設(shè)計

1．1 RTU總體結(jié)構(gòu)

RTU的核心部分是計算機(jī)，包括處理器、存儲器、人機(jī)接口等。為了執(zhí)行RTU的測控功能，需要擴(kuò)展大量外圍接口電路。不同變電所的測控對象數(shù)據(jù)差別很大。為了提高RTU的通用性，一種普遍采用的可行的辦法是將測控電路模塊化。根據(jù)模塊化的設(shè)計思想以及S3C4510B和μClinux的特點(diǎn)，RTU硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理框圖如圖1。

    各種電路按功能設(shè)計成相應(yīng)模塊，以母板總線為接口基礎(chǔ)。

主板模塊以S3C4510B為核心。主要配置是：16M字節(jié)動態(tài)隨機(jī)存儲器SDRAM（兩片HY57V651620B），2M字節(jié)的Flash(一片AM29LV160DB)；處理器內(nèi)部集成兩個異步串行通信接口，串口0和串口1；一個10Mbps以太網(wǎng)接口；看門狗與復(fù)位電路(MAX507)；RTU母板總線驅(qū)動電路。

串口0作為控制臺，用于調(diào)試；串口1接LCD顯示屏和觸摸展，實現(xiàn)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控的人機(jī)界面。

測控接口電路主要有遙控模塊、遙信模塊（開關(guān)量采集）和遙測模塊（模擬量采集）。遙控和遙信模塊由母板總線直接擴(kuò)展。遙測模塊采用現(xiàn)場總線（CAN）通信接口。為此在RTU母板總線上擴(kuò)展CAN總線通信模塊，實現(xiàn)與遙測模塊的通信。

串口模塊（PC16C550）從母板總線上擴(kuò)展。用該模塊連接調(diào)制解調(diào)器（MODEM），實現(xiàn)RTU遠(yuǎn)程通信。

1．2 RTU母板總線

RTU母板總線是測控硬件模塊擴(kuò)展的基礎(chǔ)，又是處理器總線上的一個外設(shè)接口。

為便于模塊的擴(kuò)展，RTU母板總線定義如下：數(shù)據(jù)總線H-D0～H-D7；地址總線H-A0～H-A7；地址片選信號H-S0～H-S6；讀寫操作信號H-WR和H-RD；地址鎖存控制信號H-ALE；中斷服務(wù)請求控制信號H-INT0～H-INT3；復(fù)位信號H-RESET。

使用處理器的如下總線信號驅(qū)動RTU母板總線：地址總線A0～A11、數(shù)據(jù)總線D0～D7、讀使能控制信號nOE、寫使能控制信號nWBE0、外設(shè)（I/O）地址片選信號nECS0，以及4根中斷控制信號線nINREQ0～nINREQ3。

1．2．1 總線驅(qū)動電路

為兼容測控接口電路較常用的器件，母板總線控照5V的TTL電平設(shè)計。S3C4510B總線是3.3V的CMOS電平。

處理器總線與RTU母板總線存在速度和電平上的差別，不能直接相連，它們之間需要一個總線驅(qū)動電路。

總線驅(qū)動電路是主板模塊的一部分。它實現(xiàn)處理器總線到RTU母板總線的接口擴(kuò)展、電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動�？偩�驅(qū)動接口電路如圖2。

采用雙電源供電的雙向總線能動沖區(qū)74LVX4245，實現(xiàn)處理器數(shù)據(jù)總線與RTU母板數(shù)據(jù)總線之間的電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動。

三八譯碼器U1，將2K字節(jié)地址空間譯為8個地址片選信號，稱為S0～S7，其中S0～S6由總線驅(qū)動芯片74LS244驅(qū)動后，作為RTU母板總線地址片選信號。

1．2．2 地址鎖存信號ALE實現(xiàn)

一些常用的芯片，如CAN總線控制器SJA1000、時鐘芯片DS12887等，內(nèi)部帶一個地址鎖存器，需要地址鎖存信號ALE，才能實現(xiàn)接口。S3C4510B沒有ALE信號，所以母板總線擴(kuò)展ALE信號，才能實現(xiàn)這類器件的接口。