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91看电影FET1052-C在配網自動化終端的應用
發布人:管理員   發布時間:2018/10/30 15:56:41

一、FTU簡介

配網自動化終端具有遙控、遙信,故障檢測功能,並與配電自動化主站通信,提供配電係統運行情況和各種參數即監測控製所需信息,包括開關狀態、電能參數、相間故障、接地故障以及故障時的參數,並執行配電主站下發的命令,對配電設備進行調節和控製,實現故障定位、故障隔離和非故障區域快速恢複供電功能。

二、FTU功能介紹

        1. 交流量采集:采集三相交流電壓、電流 (3U3I)
        2. 實現電壓、電流、零序電壓、零序電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率的測量和計算
        3. 直流量采集,2路直流輸入
        4. 狀態量采集:開關狀態、接地刀閘狀態采集
        5. 113次諧波分量計算、三相不平衡度的分析計算
        6. 遙信輸入(無源,24V)和遙控輸出(合、分閘、常開觸點)
        7. 事件順序記錄、曆史數據、主站下發信息可當地存儲
        8. 支持IEC 608705101、IEC 608705104、CDT92、DNP3.0、MODBUS 等多種常用規約
        (FTU參考設計不包含規約部分)
        9. 支持多種通訊方式,提供多路通訊接口,提供2路RS 232或2路RS485 +2 路 10M/100M自適應以太網口。
        10. 配置GPRS模塊
        11. 具備故障檢測及故障判別功能:過流、過負荷;
        12. 配備後備電源,當主電源供電不足或消失時,能自動無縫投入;
        13. 具備對時功能,支持SNTP

目前市麵上很多客戶采用MCU+MPU雙處理器架構,以利用MCU的實時性和MPU上運行的穩定的網絡協議和文件係統資源。那麼,我們是否可以把MCU+MPU的結構用一個MCU來替代?答案是完全可以,本文就介紹一種單處理核心的FTU實現方案。常規硬件方案框圖如下:

 

文案配圖3.jpg

本種方案的優點是開發簡單,將加密、文件係統、主站通訊協議等裸機開發有難度的部分放到嵌入式Linux係統開發,將有實時性要求的采集、遙控部分放到MCU開發。但是缺點也同樣比較明顯,就是成本的增加,隨著FTU市場的不斷的飽和,成本的PK決定未來產品的走向。

FET1052-C核心板基於NXP公司 i.MX RT1052跨界處理器設計,搭載ARM Cortex-M7內核,集微控製器的低功耗、易用性與應用處理器的高性能、高擴展性於一體。主頻600MHz(工業級528MHz),SRAM 512 KB(TCM),SDRAM 16MB(可選32MB),QSPI-Nor Flash 4MB(可選16MB) 。

三、FTU參考設計硬件實現

    1、采用ADI公司的16bit ADC芯片AD7607-8,通過SPI擴展,做三相電流和三相電壓檢測,支持8通道同步采樣,每個通道均能實現最高200Ksps,內置電壓基準,支持真正±10V和±5V雙極性信號輸入。2路ADC檢測直流量,電流檢測會使用差分AD輸入以提高精度;
    2、保留15-16個左右的GPIO口,作為遙信輸入和遙控輸出,以及狀態檢測和LED顯示等;
    3、ARM Cortex-M7處理器最高主頻600MHz(工業級528MHz),支持單精度和雙精度浮點單元FPU,可做諧波分量計算;
    4、引出4個UART口,其中2路作為RS232,2路作為RS485,其中一路UART可以連接GPRS模塊或者4G模塊,一路可接線損模塊;
   5、雙網口支持,一路網口通過i.MX RT1052片上的以太網控製器連接外接的PHY芯片KSZ8081,另一路通過UART外接自動配置以太網控製器w7500包含TCP/IP連接芯片、PHY嵌入式、變壓器和RJ45,內嵌48位全球唯一MAC地址;
    6、1路IIC接口,可擴展外部RTC時鍾芯片RX8010SJ,CPU自帶RTC耗電量在mA級別,外擴RTC在nA級別延長電池使用時間;
    7、FET1052-C核心板自帶16MB SDRAM和4MB的QSPI NorFlash作為程序和數據空間;
    8、1路SPI接口外接國網ESAM芯片; 9. CPU自帶兩路CAN2.0B控製器,最高支持1MB/s速率;
    9、溫度檢測通過DS18B20實現,GPIO模擬單總線協議;
    10、CPU內置看門狗定時器,支持0.5-128秒超時設置

FTU參考設計軟件實現

    (1)使用Linux係統開發

    優勢:可以降低開發難度,特別是在網絡協議棧、文件係統存儲方麵。因為采用的Linux係統支持網絡全協議棧,TCP/IP、UDP、FTP、Telnet、SNTP等多種網絡協議。支持EXT3、EXT4、FAT32等文件存儲格式,多任務並發處理模式可以多線程多進程方式開發,大大簡化工程師的開發難度,而且移植方便。

    缺點:Linux操作係統是一個非實時操作係統,由於任務負載的不確定性導致中斷響應時間延長,一般的響應時間的單位是ms級別,這在電力係統控製中是非常致命的。而且通常可運行Linux操作係統的CPU方案都帶有MMU功能,主頻以及內存、存儲的配置偏高以維持正常的係統開銷,這樣無疑會增加產品成本。

    (2)基於91看电影公司移植的FreeRTOS實時操作係統開發,FreeRTOS是一個開源的、可移植的、小型的嵌入式實時操作係統內核。支持硬件實時內核、多任務無限製數量並發、任務通信、搶占式調度算法等特性。采用此係統開發不需要占用很大資源的存儲以及CPU性能,且可以移植網絡協議棧以及文件係統,大大降低了產品的成本。

    驅動支持列表:

Freertos_event

任務等待事件

Freertos_queue

基於消息傳遞的日誌記錄機製

Freertos_mutex

互斥鎖使用例程

Freertos_sem

信號量使用例程

Freertos_sem_static

信號量使用例程

Freertos_swtimer

軟件計數器及回調方法

Freertos_generic

隊列、軟件、計數器、tick hook、semaphore綜合例程

Freertos_tickless

使用LPTMR延時喚醒或者硬件中斷喚醒例程

Freertos_hello


Freertos_lpi2c_eeprom

IIC驅動

Freertos_spspi

SPI驅動

Freertos_lpuart

UART驅動

Freertos_lwip

網絡驅動

Freertos_sdcart

SD、TF卡驅動

Freertos_usb_examples

USB驅動

基於91看电影嵌入式FET1052-C核心板引腳PINMUX配置表詳見附件!

附件地址:https://pan.baidu.com/s/12atFm3l5iTx4tBkSznXUpw


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