作者：北京合眾達(dá)電子技術(shù)有限責(zé)任公司 錢建良 來(lái)源：《電子產(chǎn)品世界》

摘要：介紹二款專為電力監(jiān)測(cè)/監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的dsp硬件平臺(tái)，具體說(shuō)明dsp方案比傳統(tǒng)的 關(guān)鍵詞：電力監(jiān)測(cè)/監(jiān)控 rtu 電力保護(hù) dsp 電力系統(tǒng)的特點(diǎn) 一個(gè)電力監(jiān)測(cè)/監(jiān)控系統(tǒng)需要完成下列全部或部分工作： ①同時(shí)采集各相電壓和電流數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)計(jì)算各相電壓和電流的有效值、功率、有功功率、無(wú)功功率、視在功率和功率因子； ②根據(jù)一定的故障判據(jù)，判斷是否有故障發(fā)生，并地蠔故障錄波； ③監(jiān)測(cè)開關(guān)變位； ④按照標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，將監(jiān)測(cè)得的數(shù)據(jù)上傳中心站； ⑤接收中心站的遙控?cái)?shù)據(jù)，發(fā)出開關(guān)的合閘或斷開命令。 由上可知，與一般工控系統(tǒng)相比，電力監(jiān)測(cè)/監(jiān)控系統(tǒng)有2個(gè)基本的特點(diǎn)； ①電壓/電流同時(shí)采樣，二者之間無(wú)相位差，方便功率和功率因子計(jì)算。 ②實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理量大，要求采用高速處理器。 在電力監(jiān)測(cè)/監(jiān)控系統(tǒng)用dsp代替mcu正是基于上述第2個(gè)特點(diǎn)。 dsp與mcu的比較 dsp實(shí)際上是一種特殊的mcu，與mcu相比它有以一下的特點(diǎn)： ①片內(nèi)有多條地址、數(shù)據(jù)和控制總線，可使多個(gè)控制和運(yùn)算部件并行工作，提高cpu的處理能力。 ②dsp中一定有硬件乘法器，乘法運(yùn)算一條指令完成。并且乘法器是獨(dú)立的，可以和加法器等運(yùn)算部件并行工作，提高了cpu的數(shù)字處理能力。 ③dsp中有一些特殊指令，用來(lái)加速數(shù)字處理。比如，連乘加（mac）指令，一個(gè)指令周期內(nèi)同時(shí)完成乘法和加法運(yùn)算。 ④主頻比一般mcu要高許多。從指令周期來(lái)看：低檔dsp一般為50ns；中檔dsp一般為10ns；高檔dsp一般為5ns。從處理看；低檔dsp一般為20mips；中檔dsp一般為100mips；高檔dsp一般為1600mips。 數(shù)字運(yùn)算，歸根結(jié)底是乘、加運(yùn)算，即∑an∑×xn。由上可見，dsp的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)比mcu更適合于數(shù)字信號(hào)處理。 dsp的外部硬件結(jié)構(gòu)和mcu相同，由地址、數(shù)據(jù)和控制三總線組成，所以外部硬件構(gòu)成和mcu大致相同，只不過dsp的外部總線要比mcu快很多，所以選擇外部器件時(shí)注意要選用高速器件，做pcb板時(shí)，一般應(yīng)采用高速器件，做pcb板時(shí)，一般應(yīng)采用多層板， 這樣才能保證dsp系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。 在軟件開發(fā)上，dsp與mcu相比，更好地支持模塊化編程，并更便于工程化管理。在軟/硬件的調(diào)試方面，dsp與mcu有較大的區(qū)別。mcu的軟/硬件調(diào)用替代方式來(lái)進(jìn)行的。也就是說(shuō)mcu的仿真器是一套完整的mcu系統(tǒng)，用mcu仿真器的仿真頭代替被仿真的目標(biāo)系統(tǒng)的mcu，甚至還可以用仿零點(diǎn)上的存儲(chǔ)器代替目標(biāo)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器。這樣做法的缺點(diǎn)有：①硬件時(shí)序時(shí)為仿真的硬件時(shí)序，與目標(biāo)系統(tǒng)硬件時(shí)序有一定差異。②仿真器或多或少要占用一定的硬件資源。③隨著mcu引腳數(shù)的增多和封裝的小型化，仿真頭制作起來(lái)越難。④隨著mcu主頻的提高，仿真電纜長(zhǎng)度將越來(lái)越短，使用更加不便。⑤不同的mcu仿真器的硬件各不相同，用戶開發(fā)投資加得。而dsp是用接口方式來(lái)仿真，dsp仿真器上沒有任何dsp資源，所有資源都在dsp目標(biāo)系統(tǒng)上，dsp仿真器只提供獨(dú)立于dsp的jtag標(biāo)準(zhǔn)接口（ieee標(biāo)準(zhǔn)），dsp芯片上有專門用于仿真調(diào)試的信號(hào)引腳，用戶只需按jtag標(biāo)準(zhǔn)，在dsp目標(biāo)板上作一接口（14芯雙排插針），二者相連即可對(duì)dsp進(jìn)行仿真調(diào)試。dsp仿真器與mcu仿真器相比優(yōu)點(diǎn)有：①硬件時(shí)序即為目標(biāo)系統(tǒng)硬件時(shí)序。②仿真器不占用dsp任何資源。③仿真接口與dsp引腳數(shù)和封裝無(wú)關(guān)。④仿真接口與dsp主頻無(wú)關(guān)。⑤仿真器硬件與dsp無(wú)關(guān)，不同系列dsp仿真器硬件相同，所不同的只是編譯軟件和調(diào)試軟件，節(jié)省用戶的開發(fā)投資。高效的編譯軟件和功能強(qiáng)大的調(diào)度軟件，使用戶開發(fā)dsp的系統(tǒng)更加快捷、方便。 電力系統(tǒng)dsp解決方案 根據(jù)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，及不同應(yīng)用性價(jià)比的要求，北京合眾達(dá)公司推出二款用于電力系統(tǒng)的dsp硬件平臺(tái)：seed-f206ms和seed-c32ms。seed-f206ms適用于電力自動(dòng)化（如站內(nèi)分布式rtu、柱