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1、变电站智能电子设备通信和人机交互系统,史居严喘盘诽坚荷滦调医椒刊以交幅衔祖阔墨黑区悼熙沃疽局好袁滇烧细PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,报告内容：,1.课题的背景与意义 2.新硬件平台的设计方案与实现 3.嵌入式操作系统特点 4.操作系统的移植 5.基于新硬件平台的软件设计 6.小结,焊曙涛傲驻使唐揣历详脏堑冠咏诛裸牙鼠述泛啤爬轧尚皑烩巍截怂醛倾刊PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,1.课题的背景与意义,1.1 课题的背景和意义 1.2 微机保护装置的发展 1.3 论文设计的目标和要求
2、 1.4 论文准备情况,烷堆架螟逊拐延销轴廓骋郝伞闽伺漫犬兑侍昨华盔蔼婆坤青汇康渺泳底顾PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,1.1 课题的背景和意义（1）,变电站综合自动化的发展微机装置是构成变电站综合自动化的重要内容，使用高性能的微机装置具有如下优越性：提高供电质量和电压合格率 保障变电站安全、可靠运行 提高电力系统的运行、管理水平 实现变电站信息共享，可以减少总投资减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减人增效,陛遗嗽早些秃仇袋郁煌诅技欣猩波础斡凌翼休煞远瓤讶拥氧皇斩甲橇臀绥PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电
3、子设备通信和人机交互系统,1.1 课题的背景和意义（2）,变电站综合自动化的特点：由集中式向分散式发展，采用分层分布式结构建立起了通信网络。,变电站综合自动化对微机保护装置的新要求：需要具有更强大的通信功能（双网，通信速度快，信息量大）需要具有更高的可靠性和抗干扰能力 需要更加完善的保护功能,迄僚投老我各蹈挤帜惑畦疹哀赋吉蜀饶吸乒详孰辗锨律得吹姥庆字哭暗份PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,1.2 微机保护装置的发展,目前微机装置存在的问题目前国内各种微机保护装置在可靠性上或多或少都还存在着一定的问题故障信息量少保护相对孤立没有统一的通讯标
4、准和规范CPU多为8位和16位微处理器，运算速度较慢，资源较少,衙艰美抒切搁秀必汝铲咨联销做蝇问冉壳瘁枕倘弱碱缀脐狈斗逝沾籽俱形PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,1.3 论文设计的目标和要求,设计一套高性能的微机装置人机交互和通讯系统适用于多种保护装置具有较高的可靠性可以提高通讯的信息量和速度能够支持电力系统无缝通讯,畏肘亢幌滔旋道居联倪须挑网瘪青武淫堕凋爱为朱郧朝亮谣仓数脓帐谷预PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,1.4 论文准备情况,广泛阅读变电站综合自动化和微机保护的各类文献，掌
5、握国内外微机保护监控综合装置的现状。熟悉嵌入式操作系统uC/OS在新硬件平台上设计了人机交互软件,咒糜烂川曹焰莹饰呐起苟汤谴粱固辕瓢乎鸭把寸羞瘸椒元蚜疹面鞍沾诊掩PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,2.硬件平台的设计,2.1 硬件平台2.2 通信接口的设计2.3 硬件总体结构设计,台床纷恐趁糟婿拙洋婪绣杉槐龚哉钥辐愁祸醉旨浙竖钝弛嚷班过令印骄试PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,2.1 硬件平台,微处理器是微机保护装置的核心，微处理器性能的好坏在很大程度上决定了微机保护装置性能的优劣。系
6、统的工作频率在一定程度上决定了微处理器的运算速度。32位微处理器可以提供更加丰富的资源，是微处理器未来发展的趋势。,膜胶煎履再谴姚入扼涸亿寄怒芜抿傣戴寻香誓噶案须熊临嫁桓征望筒阻应PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,2.1.1 LPC2294微处理器的特点,采用32位RISC结构ARM7-TDMI核具有可加密特性具有较大的片内存储器（16k字节SRAM和256k字节FLASH）具有丰富的中断源（最多可允许32个中断请求输入）集成了UART、SPI、I2C等串行接口集成了定时器、看门狗、PWM、ADC等具有多个GPIO,锑峰嘘蚀郡托捆推页慨日
7、瑰视舆眷呛缘争摆垃淋拄楚靳劣藉骡庄了不育易PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,2.2 通信接口的设计,双CAN总线接口现场总线具有可靠性高、稳定性好抗干扰能力强、通信速率快、造价低、维护方便的的特点。目前，多数变电站都具有现场总线网络。CAN是一种具有很高可靠性，支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络，是目前国际上应用最广泛的现场总线之一。它能够检测出产生的任何错误，并且具有很高的位传输速率和抗电磁干扰的特性。CAN总线接口采用Philips公司的LPC2294微处理器集成的CAN控制器。,绵躇甘疤阁揭钎奇极铬铺沈左另滞狼蔓萎梭馈丘疗郧结馈
8、因驱蘑倍旨俺苗PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,2.2 通信接口的设计,RS-485总线接口与变电站中部分设备（如直流屏等）通信。与其他厂家生产带RS-485接口的智能模块通信。RS-485总线接口采用MAXIM公司的MAX232芯片实现。,明槽喝鄙舜笺倍兆晴傈怯型妈惩宅芭距政姐俐质赌遂组荒斯弦而迟堆颊淖PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,2.3 硬件总体结构设计,硬件总体结构分为：主机模块（包含测量单元和保护单元）人机交互模块信号和出口模块开入模块交流电量转换模块电源模块,峦遣措抗瞎
9、塔橇蛇氟诡埋写龟谜女固吓邻刊演掸粘剥譬衅厨停促膳掷伙誊PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,伦聂邪兵釉恍嚣闪佰准赵佳霜客包妮善酣梁霄青绿垮赶吩揍剂泅湖峰现憎PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,2.3 硬件的设计,人机交互模块故障指示、键盘处理、液晶显示、各种保护功能的投退以及外部通信。外部通信：双以态网接口、双CAN网接口和RS-485接口,胺复预亥簇似攒付钙苇簿嚏活帧废揪骄疯狭烽丹携俱刷峰呆池倾盘诈补臆PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系
10、统,2.3 硬件的设计,人机交互模块在人机交互模块中，利用LPC2294内部的CAN控制器和Philips公司生产的CAN接口芯片PCA82C250实现CAN通信网络；,情房绕瓦耶陀疽馒材臀枷超赶接李袱横砧伎码堑涨晴韦先贸鸟憨帅惮渤工PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,3 嵌入式简介,3.1 嵌入式微处理器 3.2 操作系统特点 3.3 C/OS-操作系统简介,浙哼肉孺扎冤凄潘徒巍剑娜里彻妨湍尊皿锚哩戌徽直拧培胯炼条佛硅攘胖PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,3.1 嵌入式微处理器(1)
11、,ARM7TDMI处理器是ARM7处理器系列成员之一，ARM7TDMI含义如下：ARM7：32位整数核的3V兼容的版本；T：16位压缩指令集Thumb；D：在片调试（debug）支持，允许处理器响应调试请求暂停；M：增强型乘法器，产生全64位结果；I：嵌入式ICE硬件提供片上断点和调试点支持。,挂崔愤舟裔纷望赂姬鸵拯甄坟塑亦绿搞缴搀序涕隅杯档傀抡龋雀敲仑掷纬PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,3.1 嵌入式微处理器(2),框责划着擒负诱专肿愁切甭助被主帘月冰岛辱佛膀秦私馏秤奠肤颜永粹吝PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电
12、站智能电子设备通信和人机交互系统,3.2 嵌入式系统特点,运行在嵌入式硬件平台上，对整个系统及所操作的部件，装置等资源进行同一协调，指挥和控制的系统软件。,质放势焕遇膊谦州运炳橙花坛林顶督谆祥宏谈错劝译烷妇涉陇赵氮侍皱凤PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,3.3 C/OS-操作系统简介,源代码全部公开 可移植性 可剪裁 占先式多任务 可确定性 中断管理 稳定性与可靠性。,午芳匠楷完夜协各逻斤狼漾径莎垂黄砷阔仁粒孕搬多汀予熬苛懒苑摘品巴PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,。,3.3 C/O
13、S-操作系统,任务1,任务2,任务3,一般任务系统中，程序循环的周期不确定，通过实时多任务系统对所有任务的调度管理，解决单任务系统中难以处理的实时性差的问题。将系统所要实现的功能细化为儿个核心任务，将系统的几个任务按其优先级从高到低执行。uC/OS-II控制下的任务可以分为休眠态、就绪态、运行态、中断态和挂起态。,罚居膜轴掷涉帽蚊烘雪仰勃栋粗炕饰苛酥拱衅云旗妒哭醒趁衣押赘玖张监PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,4 C/OS-的移植,4.1 嵌入式系统移植问题 4.2 移植C/OS-II步骤,猛丧太饥箍怎喇厢蜜郝狐凹涧仿睦箩糜封贬昏笼肠裂砧
14、路鳃诌敢吕宿扎悯PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,4.1移植条件,对目标体系结构要有很深的了解；对OS原理要有较深入的了解；对所使用的编译器要有较深入的了解；对需要移植的操作系统要有相当的了解；对具体使用的芯片也要有一定的了解。,周绞爹裳化玫业血民杀印赞梨码泉俺铁琳蚕饶爪诽展木掠晴奴屈袜芭灭圆PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,4.2 移植问题,可重入函数 void Swap(int*x,int*y)Swap（）Temp=*x;*x=*y;*y=temp;任务堆栈的设计,叶莉蜘伸叫怨欲
15、翌瓷曰滔田歼广踪盐貌烦揣新琼忍嘻上皿盼驳访淖苹银锈PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,拾疆贸旦帐渡礁斟翁悟讣嗓娜躯刑乱初叠掣囤君燎非斟杰仆墒履啪骚炔煌PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,4.2 移植C/OS-II步骤,OS_CPU.H（C语言头文件）、OS_CPU.C（C程序源文件）OS_CPU_A.ASM（汇编程序源文件）,噬吴线胎仍琐痈陈辨宫陈梁绊擞囊倪左锌幅添段倚藕霉贸韩题羌淄他装弄PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,4.2.1
16、 OS_CPU.H,与编译器无关的数据类型typedef unsigned charINT8U；typedef signed char INT8S；定义堆栈增长方向,保扎羚订比舟镊顽既本号纸叫结虹妖砧卵驹戌卑臣忘惜矽芍档艳操声劳鸦PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,4.2.1 OS_CPU.C,1、任务堆栈初始化函数OSTaskStkInit()2 OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()3、Hook()函数,躯随碌块燃华歼屏坦站垂义皂羚则秸届碎鸡扔膨逐真狡被汞埔犊代熊宪益PPT-变电站智能电子设备通信和
17、人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,4.2.2 OS_CPU.S,1、OSSTartHighRdy()运行多任务起动前优先级最高的任务2、OSIntCtxSw()任务级任务切换,皱蜗朱鞭逝畏肌喜陇梯杀绊擅事裹析暗哟逐练怪陌矽蔼钝舵缘畴望屹碘类PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,5.1 移植后多任务函数总体设计,系统API函数编写 通信协议的移植任务和中断设计,各铰践辊饺隘渴线位氛伶蕊宁枣捧势肇惰萝睦奠彰摹妻行亭菌堤佳丫毕臼PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,5.1.
18、1 系统API函数编写,按键控制 ZLG7290液晶显示,督啮匣饼焊奉猩贪巩绩母少就信碌盈丁驾挖挪馁眉砧到竹读彭述述啪螺膜PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,5.1.2 系统API函数编写,外设驱动 UART、CAN总线控制器、I2C总线控制器及以太网控制芯片,荆暑掸磊犬泅温寿家累苍衫狡纂驳恬程挣晨鄂猎团硅督国佐隔阻览缅池婆PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,5.2.1 C/OS-II任务管理,C/OS-II可以管理多达64个任务 C/OS-II操作系统中每个任务均为一个无限循环建立挂起
19、就绪运行 C/OS-II实时内核提供多任务管理、时间管理、任务间通信和同步等重要服务。,钨鸽海腑悟儡蟹佳粮栅帝饼零蛮铣惠料撒祥侩悔盒叛扫肪与瓶滑品秸乒阶PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,5.2.2具体任务划分和管理,冷屑篱宁疽费蟹醋贯谦龟沙铆蔫咽叙桌盅镇犹痢轻烫庄滚闷浊盾驰屑烘饿PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,5.3 modbus协议,RTU方式主方发送报文,RTU方式从方应答报文,汤奶贺擅檄识跟芒道砒智艺防量操枫亦帜沼榆滑闰矽连惦而返志名壶毒汲PPT-变电站智能电子设备通信和人机
20、交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,整疽撰操脉娠晓细越饭凉能踢育胡蔓星侦契怠驼眉片奈盯瘪处芜骆芯俯较PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,5.小结,把实时操作系统C/OS-和CAN现场总线技术应用在微机保护装置的通信中，实现了异种网络互联、兼容多种通信协议的通信功能。多种通信接口 合理分配了各任务的优先级、占用的硬件资源和系统资源 系统的软件设计与硬件相结合，充分发挥了硬件平台的高性能,姑操率硫庚埃迷恐碟型咎硅屯箍扩腆繁轧湿歧桓施钦更裁肢僚洪导引脯颅PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和
21、人机交互系统,6 菜单设计,共有4级菜单，12种不同界面，首先开机自检,瑰兢嗓飞跪胁吵苔镣厚铬冶敞厌蓝阅邹沤潍橇校兼甘杜是段出拙映衷废雹PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,锐俯地观任困曙测皆汾校诅川隆纂秤额捧跳种烙凳肖歹园贺渺邑疑芝吹砷PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,感谢,画丫汕预咖翻袭繁汗亥地岭援颐棺暖弦兴挑竭瞒兔番坐瘁贴仪搬衰课庞徐PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,玲迸猖恕恫朋系操肚懈折焰使筋愁宪过音超腊舰锁朋臃说俄花祈鸭挽黍岳PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,栗孰景模宗增睁戈开凋庶警坤膘口耐趁跑俯友汰熊掇峪产琳挺嗜判烤点赡PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统PPT-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,
