FET1052-C在配網(wǎng)自動(dòng)化終端的應(yīng)用

原創(chuàng) 作者 配網(wǎng)自動(dòng)化 2019-11-09 10:13:00 FET1052 C在配網(wǎng)自動(dòng)化終端的應(yīng)用


FTU功能介紹:


1. 交流量采集:采集三相交流電壓、電流(3U3I);

2. 實(shí)現(xiàn)電壓、電流、零序電壓、零序電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率的測量和計(jì)算;

3. 直流量采集,2路直流輸入;

4. 狀態(tài)量采集:開關(guān)狀態(tài)、接地刀閘狀態(tài)采集;

5. 113次諧波分量計(jì)算、三相不平衡度的分析計(jì)算;

6. 遙信輸入(無源,24V)和遙控輸出(合、分閘、常開觸點(diǎn));

7. 事件順序記錄、歷史數(shù)據(jù)、主站下發(fā)信息可當(dāng)?shù)卮鎯?chǔ);

8. 支持IEC 608705101、IEC 608705104、CDT92、DNP3.0、MODBUS 等多種常用規(guī)約(FTU參考設(shè)計(jì)不包含規(guī)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(yīng)以太網(wǎng)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(fù)荷;

12. 配備后備電源,當(dāng)主電源供電不足或消失時(shí),能自動(dòng)無縫投入;

13. 具備對時(shí)功能,支持SNTP。


目前市面上很多客戶采用MCU+MPU雙處理器架構(gòu),以利用MCU的實(shí)時(shí)性和MPU上運(yùn)行的穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和文件系統(tǒng)資源。 那么,我們是否可以把MCU+MPU的結(jié)構(gòu)用一個(gè)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(shí)現(xiàn)方案

常規(guī)硬件方案框圖如下:




本種方案的優(yōu)點(diǎn)是 開發(fā)簡單,將加密、文件系統(tǒng)、主站通訊協(xié)議等裸機(jī)開發(fā)有難度的部分放到嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā),將有實(shí)時(shí)性要求的采集、遙控部分放到MCU開發(fā)。但是缺點(diǎn)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(chǎn)品的走向。

FET1052-C核心板基于NXP公司 i.MX RT1052跨界處理器設(shè)計(jì),搭載ARM Cortex-M7內(nèi)核,集微控制器的低功耗、易用性與應(yīng)用處理器的高性能、高擴(kuò)展性于一體。

主頻600MHz(工業(yè)級528MHz),SRAM 512 KB(TCM),SDRAM 16MB(可選32MB),QSPI-Nor Flash 4MB(可選16MB)。


FTU參考設(shè)計(jì)硬件實(shí)現(xiàn)



1. 采用ADI公司的16bit ADC芯片AD7607-8,通過SPI擴(kuò)展,做三相電流和三相電壓檢測,支持8通道同步采樣,每個(gè)通道均能實(shí)現(xiàn)最高200Ksps,內(nèi)置電壓基準(zhǔn),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(huì)使用差分AD輸入以提高精度;

2. 保留15-16個(gè)左右的GPIO口,作為遙信輸入和遙控輸出,以及狀態(tài)檢測和LED顯示等;

3. ARM Cortex-M7處理器最高主頻600MHz(工業(yè)級528MHz),支持單精度和雙精度浮點(diǎn)單元FPU,可做諧波分量計(jì)算;

4. 引出4個(gè)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(wǎng)口支持,一路網(wǎng)口通過i.MX RT1052片上的以太網(wǎng)控制器連接外接的PHY芯片KSZ8081,另一路通過UART外接自動(dòng)配置以太網(wǎng)控制器w7500包含TCP/IP連接芯片.PHY嵌入式.變壓器和RJ45,內(nèi)嵌48位全球唯一MAC地址;

6. 1路IIC接口,可擴(kuò)展外部RTC時(shí)鐘芯片RX8010SJ,CPU自帶RTC耗電量在mA級別,外擴(kuò)RTC在nA級別延長電池使用時(shí)間;

7. FET1052-C核心板自帶16MB SDRAM和4MB的QSPI NorFlash作為程序和數(shù)據(jù)空間;

8. 1路SPI接口外接國網(wǎng)ESAM芯片;

9. CPU自帶兩路CAN2.0B控制器,最高支持1MB/s速率;

10. 溫度檢測通過DS18B20實(shí)現(xiàn),GPIO模擬單總線協(xié)議;

11. CPU內(nèi)置看門狗定時(shí)器,支持0.5-128秒超時(shí)設(shè)置。




FTU參考設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn):


FTU參考設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)

? 使用Linux系統(tǒng)開發(fā)

■  優(yōu)勢:可以降低開發(fā)難度,特別是在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、文件系統(tǒng)存儲(chǔ)方面。因?yàn)椴捎玫腖inux系統(tǒng)支持網(wǎng)絡(luò)全協(xié)議棧,TCP/IP、UDP、FTP、Telnet、SNTP等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。支持EXT3、EXT4、FAT32等文件存儲(chǔ)格式,多任務(wù)并發(fā)處理模式可以多線程多進(jìn)程方式開發(fā),大大簡化工程師的開發(fā)難度,而且移植方便。

■ 缺點(diǎn):Linux操作系統(tǒng)是一個(gè)非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),由于任務(wù)負(fù)載的不確定性導(dǎo)致中斷響應(yīng)時(shí)間延長,一般的響應(yīng)時(shí)間的單位是ms級別,這在電力系統(tǒng)控制中是非常致命的。而且通??蛇\(yùn)行Linux操作系統(tǒng)的CPU方案都帶有MMU功能,主頻以及內(nèi)存、存儲(chǔ)的配置偏高以維持正常的系統(tǒng)開銷,這樣無疑會(huì)增加產(chǎn)品成本。

? 基于飛凌移植的FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)

FreeRTOS是一個(gè)開源的、可移植的、小型的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核。支持硬件實(shí)時(shí)內(nèi)核、多任務(wù)無限制數(shù)量并發(fā)、任務(wù)通信、搶占式調(diào)度算法等特性。采用此系統(tǒng)開發(fā)不需要占用很大資源的存儲(chǔ)以及CPU性能,且可以移植網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧以及文件系統(tǒng), 大大降低了產(chǎn)品的成本。

▼ 驅(qū)動(dòng)支持列表:

Freertos_event

任務(wù)等待事件

Freertos_queue

基于消息傳遞的日志記錄機(jī)制

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(jì)數(shù)器及回調(diào)方法

Freertos_generic

隊(duì)列、軟件、計(jì)數(shù)器、tick hook、semaphore綜合例程

Freertos_tickless

使用LPTMR延時(shí)喚醒或者硬件中斷喚醒例程

Freertos_hello


Freertos_lpi2c_eeprom

IIC驅(qū)動(dòng)

Freertos_spspi

SPI驅(qū)動(dòng)

Freertos_lpuart

UART驅(qū)動(dòng)

Freertos_lwip

網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)

Freertos_sdcart

SD、TF卡驅(qū)動(dòng)

Freertos_usb_examples

USB驅(qū)動(dòng)


基飛凌FET1052-C核心板引腳PINMUX配置表詳見附件!

附件地址(可點(diǎn)擊獲?。?/span>

https://pan.baidu.com/s/12atFm3l5iTx4tBkSznXUpw






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