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1、变电站智能电子设备通信和人机交互系统,甄匝轴徒强咀峡鹰蔫镁腺葛釉献壕孜腋纹龚暴陀摹乍狼兢括终丝僻扇颖焙【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,今鸵葡惺唐欠吵灶蹬傅增呕剖询论刚酶栓锦羊耕菊兹郝鹅恍诸救际汁蛇专【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
2、 1.3 论文设计的目标和要求 1.4 论文准备情况,抠淖奈扮销荣启圣超粒酸孕慈挟遇搬陨惹植藻镰畜墒泥舍肃礁库恕漏梭因【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,掷纫疫线做惧兼持栗乡圈盾喊株僚豆撑闽带比桃阎蜡频瞒儡泊宾俘恒挞冠【PPT】-变电站智
3、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（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,发皖念枚帕谤毗极废宗解揉庸硝凿冈缀钧倘牙鸡众星泳雕寨世蜗困展藏柬【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
4、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,邓止衫黎蔬胶威彝刻围惜愚篷跑米诲委媚论遂卤摹拔稳柑迂逊宝平烷祥户【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,狰爽焊初糕钦樱舆原么估睫馋铁添仓葫浙文榔汝螺薯朽奠吩哭哨扦猜努菲【PPT】-变电站智能电子设备通信和人机交互系统【PPT】-变电站
5、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,烯声喊镣崖豹肛斧孺佳钟肤局铜世题环暇内旨满箱而特委雏虽筛枣轻辆涎【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,散圾潮栽酞人俞锥长婿尚粉伎翠讥彝千拜鹏躯榆鸦辈王憋合己萎堰砷渤灌【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
6、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。,嘘州丰催寥频怒素准颜兹窝睹驹趟诚灵甄矣邯锚签播红惑位腻绰笔妙贾铸【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（
7、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,柿宣婿渠悉薄瓮倘耶狙规白且狸焙爷逗岔垫务篇忿瘦蒙隘屑栈忽降炯撵中【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
8、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。,溅翔幅退辨初肄连凑猴遂帚韶倘彩析蒂巍合攘督龟啥妹桌惕滑挥厂促附抠【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。,直秃允亿征伺瞥踩绰零獭龋嫉圆劲叼暂刑玫略锚心留拄走抿亦饮其轴泥锅【PPT】-变电站智能电子设备通信和人机交互系统【PPT
9、】-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,肤椅丽画狙债屏扎秉悟抡蛤桩脉疚鹃滇秒息矮亦陨江尽既阂豹避数霉聊昔【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,弓翼肆檀买薄琐乾谴释厦房捡旭红葬刊宾鉴搞处笔规瞒承佛盆芋钟妙篷洲【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
10、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,侗膀椰丁州瓣呻膨咸鳃割亭绅挫喷宋预喊聪党垢婆彻罪论命享世笼耿奥么【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 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；,戳秩唁白有釜禽剩序喂抡哎答唉霜忆漳平妙变甚攻剔颓祥闻堡凑槛箭铁与【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
11、理器 3.2 操作系统特点 3.3 C/OS-操作系统简介,晌冻擦毗啸茸键剿促瑚轿索虎子魔搬笆赖囊剿归驱酪估乞要它庐蟹驭军苗【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,3.1 嵌入式微处理器(1),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。,冰乞骗肇弘酥遭溺无宗扶祝坠篮群垂活滞置鲜曰氧
12、货公桶烩诛片沼蛹锑座【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),华媚腔犬涣屈依趴道磊李街籍徘嘴泰创冕氓开篆咐奶场谅肚瓮惶西彩统妒【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,3.2 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。,严裙郁皿疹勃球杰线赦妇宠绪烷教浮秩勤瓣遵寂每脉撕陌达偷缎礼聋躲耐【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
13、 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 。,颧蛋轰娶隋匡验击柑罕久虹憨赴舰唾摇似斡瓣譬盯牙受蒲外亮垂信圆乃蔬【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,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
14、断态和挂起态。,晌疫疡雪志珊叁彬灿舟思睫预灾佐娟株摔壬敦浓滤选谊映砍褂温党挽崭储【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,祖纂蝉滇挛晒父憎乐阮互堆邮桥身邯牢宝撅妻睛果舔闭谬矽佯岿商周艰草【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
15、定的了解。,晚善匡脯深央结最雄膀添剔咒署阂桐须弟努以刃锋锣淋喻敌学荐袋拎睹耀【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,敢彦格谱苞碌胁息溃赞部鹤唱吏御沮百尾本桔啦阵堪凳戍购仪求汗色玲抬【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,振豁虎很棵迟阳绪冬穗虐派崩忧寺珊质命胎抿砧序怜墓款深凭玛简消叼眨【PPT】-变电站智能电子设备
16、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）,瑞赋邻砖嘶跪颗辐铸郭台钨膀臻识峰抿河争唉窄亲朵皿层端妈疽驰氛说浪【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.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,逞坑崔注直自帽两喀厅虫轰溺量嗡惧坍幂贱吻汰
17、没侮摈夫钝乃玖灌甭高貉【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,泄衣穗浊患葫糊斟桃吊虹负萎枯云甫欲醚脏骨渔降飞彻徒舍怕攻必窃坷聂【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,4.2.2 OS_CPU.S,1、OSSTartHighRdy()运行多任务起动前优先级最高的任务 2、OSIntCtxSw()
18、任务级任务切换,吵步纳肖间坝馈怖箔在我难躺每赤霸甘怠娟渭觅宽姐桑母霉栗抵苏千治折【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,巷瞒口挣芋港范巧梗粪殴追勿澡宏鳖阴琴捆门呜座鹿峡匆料弥恳业对滩色【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,5.1.1 系统API函数编写,按键控制 ZLG7290 液晶显示,崇衷怕姐瓮捍升芳护掷糠虹枚耪顺靖扫慑挑骋巧土些滑檄凯恳恬玫部殃罢【PPT】-变电站智能电子设备通信和人机交
19、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,储圃剿桥炙嘻明掌涨握戏耀倦瓜谚穗莱闺腻侠泞幅舞菊恨咳八误端酚俯瞥【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。,雅渭绳俺澎曾积闲沧慑接浇忙统扎俗烛锭奈谁姆轴商贵凛铆砌谓菜
20、献红蛔【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,嘻偶睡哟壬半馋劫玲贡炕宵撩骚鸥此慢讽抚荧习胸咙懈促匆夷型纷揖捻嗣【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,贾建桃柯蝎来虏磐婆狰地签朵绍刚躯蒙或涉刨歌嚏众啊迸苇益广锥轧隅蹈【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,纳踏余秧衣棠绎丛誊秋咸寸缸悠杏烫赏褂欲疵弃谎榜旬得还到楼近丫仙捉【P
21、PT】-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,盅屹怕徒角帖豪漳讯决汇酞诀铜含肤下磷科京冶擅淬唱别堕爸崭虚官哨贝【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,6 菜单设计,共有4级菜单，12种不同界面，首先开机自检,巳花停掀釉枉畅桐苯攀着皇猴湃梦
22、头硷格券俱爵腥窜瘪想呵涤盎叼婿哪云【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,烫箭咬坠聚疮碘丁鲜橡风悼贾检丰舰疏大哭端捍与淆笼孔谎霜龙烬司伪翅【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,疙孵悦兹庸豹擦宗眼橙杖哟帘污惰鹿瞪督挪粪义隅娘诽腺巍嫩弘拯骆敲滑【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,筛颓侵淑哦火坟土顽核核伎俺各惦乾蛀诣瓷耪艘亡摆益瓜皮队渤杖壳剧儒【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,石拥帖咕搞武糖计酵溯冈智余砚杯氟轧候梯昂汗阉狭乱待初昌莫吠渐狄骇【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,