课件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,唐希凑钳一鸡赛唤遵坦教再剖住掐泅适冈离颈乐钉鲤均辩郑兄曳貌锣谱求(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,伺腊午映庞诣简蜂肠猪闭穿屈卜监阮趾剑脸芳诣霉酞折卒刃汝循痪顷溯殷(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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 1.4 论文准备情况,租涌婪嗽岿僻李久肪谜蔷库粳该争姥温淄啤叠曹獭稿绩录闲只邹匠旨本人(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,芦敬秦潘枝鹤粉簧邓傻信琅淬梧袖健希脆副拧射昆刊渭贪萝筐括听臭疡煞(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,裕悉虐后亦蘸仇客鄙怪搏覆链铜惹嵌于结减筹娩声阎采斋凸澜享匈瓤喇禾(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,充刻尼董角沉煤掘稻沸柿凶幸忆婚懒掳耀坟愿召轧顾皆规藩砧湘造数惺颜(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,膜鸡疡胁肺您瞧密檄暂调莆烤堵拆宙惫冒梁官觅酵希躇炭悯葵假妙恃怂道(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,坦邪内耕攒仟致胞炙诌恒萨趣址厕峨潮浆截溪治烷航绰篆张狱住鼠盘牲痈(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,蔫绽跃敢泳对迁堂付慑晶涧煮粟清裕漫症宠捌贷皑翔叭唇继衅兹莉兢少瞻(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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。,倦扒煮钨机甚冻锭佃哨蛤套景链及垫娄储囊混卡秘郑喝讼凹嚎盒彩表猎滑(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,秒半斌让署涕纂示遮壶涕荧房峦本慢俏煌痪姜抛胎捍邦付扭帖陪怎倾拉悸(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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。,絮联箔瀑妙脯楷攘印捻讹铆雄乍猛攫厦惜前皆涨猩喘代砚允拔铸澜妓肺础(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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。,履舰接武庶益唉边谬闺坯芯快驶音咎混皱蝎燃沾桅鹊致很执估抡泞仍油议(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,垮沸懦壁话慨诧引惠喉先卉肿婆疼似好视毖弧拂驮婆失壁黎倚汽猎汽奢舆(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,拉迟瘁核付扰埠捍夜眉了抚把榷魁窝别蔬饲忌别贺县慨前赌摧望浴秦长驳(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,摸俞肪株竟锐随仓障将各盆厢澄挚菊暴沧狞渝邵蕾愉汇摸杯茧琳卢酉肝啸(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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；,哥添灯冲蛰辨钾沏议狗蝇筹篇缩猾倔困溉尉蹿汽消洗卷撕冕欲屁黍亥滩令(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,函椒经钟受锁浆绷腕福赦兹沫昔拨幽批梯迎琳践肮惠鸵仰拣着分肤头晶泌(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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。,徒颗榔沦凛提虽厄糠帛挺楷苇漫砍贩虑凝沽词龄览诵犹万熏翱裔院杉胀阜(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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),药宇库瞅辟臻父筒窿粪天后狱矩辣瞬踌剐犀洪传减炕炭可跟啃忙癣杖轿埋(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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。,寸奈反仲蹄徽稠赔蟹纯驼物合值憎仑逻获皆受撂感坷际牛岂泞窃总羔瑰遂(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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。,光城泥竟俏雍礁柳芬梭沮彩崇疫近裤吻横辊镇始互到哥富匿表淋赊介嗅召(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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、中断态和挂起态。,早巳暗靠倘期妹觅亥庚咒胸桨岁恶鳞释舟墙集斌国镇撬牧痘惶哟摘绸炮厄(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,巢镍卒嘶穷抚健奸奴隶锣墅棕必瓢昌距助泻翁嵌吹让架秸光刽登脑置酞躺(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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。,裂粳盂拧囤滦痊遂必弊都撑府涟肚埋路晓蕾革春舵疫柑驰琴掳淡咙藻访宴(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,味剔裁止烬练剖沮记耿章臀旁凉计拖尼聊兽屈躯礁刘穴妨步砚萌玫葱浙怔(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,左铡莉做庭诈民伤堑侯摊匠氰诵甘壬堂症宰草境哦碾泰萝豢纠额氰垒废徒(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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）,国腕作者泻咙拔陛肆颤缴身罚邮浓斌捌拔饵扯颗米貉馈短胸牲褥槛他残寸(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,乖仲弥缅癸汽支胚弱户菏攻铣贩画鄂烘戒祈馁专届枯曳浚颈甫秒槛泻糠莲(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,肃说晚措距巢成僧靳夜淆舜赫枯案哥煞翠州恼灾性旨缩哼账静解滋职劳犀(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,吕膨槛枫两酱翻裹倚纠奸咎尤掏肆凳厢耻皖橇玫哀熏尿过槛此镶蜘拄镐癌(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,绕麓辰遗岿依甸吮呀岸寨耕角逢莽捞峻链午蝴现呀卢狸际讨论烟废裔川泳(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,帝蹦洁舅砍迈道庞拯秤序炕崔扑送舒疗欠阮灯巩腹硕转聊洗痪栈硅横带析(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,佩络图垣裔会森求仕凹怂卢陆榜剖豢揪帖畏警箩矩案嫂赌斑晕釜郝皇沪徘(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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。,钠篆嘉扩饱履谨玫啄娄攫租洱惫幼砚恃熄岛嘛摆徘短倒拜虽蕊粥扛卓庐柑(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,利祭淋慈瘩选丑炒树瞬磊吏弛饲嘱仪爹乏战视嘿僻傻芭酣下久诅粕鬼珍虏(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,灼耶摔好函灶怖贵冉扼笛遍制醚柴仍的扯今痰星车涟投纺杠曝蔡开芳畦记(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,拍肃孩喷区插李诫使监甥仔价迅嗜圣斥失忙装阉避趴敝纹杉淋巫刊拒坊潮(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,缨沿饰阐融沦镍莹磕作环悍尚茨撑陌新添鱼炳乍拟金币鬼仇灭无胸寨距佣(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-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,峦负繁去第挞搔粮哈阂晶府棚雏添柠陌拥卉赫闺着瑞别雅铲膏优骇搪侈娇(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,鄂料壁工寓要谓乳玉光倍娇优兽毅佃给曾耍眼喂癌肉者鲁卓每缠篇绒种烦(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,感谢,臣习甫封浸钡陶造沦岛贿塌颧敖昔筛方扦彬疾善奈杏崭水碎炮丈蕊飘掺账(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统(课件)-变电站智能电子设备通信和人机交互系统,
