一種基于FPGA+PowerPC的數模混合采集系統的制作方法

本實用新型涉及一種基于FPGA+PowerPC的數模混合采集系統，屬于電力自動化技術領域。

背景技術：

在電力系統中，作為“黑匣子”的錄波器是研究現代電網不可缺少的工具，其主要任務是記錄系統大擾動如短路故障、系統震蕩、電壓崩潰等時候的一次系統電壓、電力及其導出量。在目前的智能變電站發展過程中，傳統采樣和GOOSE采集的數據采集方式保證了二次設備數據源的可靠性。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種基于FPGA+PowerPC的數模混合采集系統，同步采集電力系統中的傳統模擬量采樣，傳統開關量和GOOSE開關量。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種基于FPGA+PowerPC的數模混合采集系統，包括FPGA和PowerPC，所述FPGA和PowerPC之間通過60X總線連接；

所述FPGA外連接三路采樣電路，一路是FPGA通過內部總線連接A/D模數轉換芯片，A/D模數轉換芯片再連接二階有源濾波回路，二階有源濾波回路輸入端接入傳統模擬量；一路是FPGA通過內部總線連接開入隔離回路，開入隔離回路的輸入端接入傳統開關量；一路是FPGA內嵌以太網控制器，以太網控制器與外部PHY接口連接，GOOSE報文通過光口輸入PHY接口；

所述FPGA內嵌兩個SPI通訊控制器，兩個SPI通訊控制器各提供一個SPI接口，所述SPI接口通過高速背板總線連接CPU；

所述PowerPC內配置同步節拍發生器。

前述的SPI的clock采用雙數據線，每個clock向外傳送兩位采樣值。

前述的FPGA采用EP4C55。

前述的A/D模數轉換芯片采用ADS8556。

本實用新型所達到的有益效果：

本實用新型解決了多種數據源接入多CPU時，高速、實時、同步數據采集需要CPU較大開銷，多種采樣數據共享難于實現的難題，大大降低了傳統采樣、GOOSE采樣的電力系統暫、常態錄波裝置或其他自動化裝置在多CPU共享多種數據源時設計的復雜度和硬件成本。

附圖說明

圖1為本實用新型的基于FPGA+PowerPC的數模混合采集系統硬件示意圖；

圖2為本實用新型的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。

如圖1和圖2所示，本實用新型的基于FPGA+PowerPC的數模混合采集系統包括FPGA和PowerPC，FPGA和PowerPC之間通過60X總線連接。

FPGA外連接三路采樣電路，包括，FPGA通過內部總線連接A/D模數轉換芯片，A/D模數轉換芯片再連接二階有源濾波回路，FPGA通過內部連線產生A/D時序，控制A/D模數轉換芯片采集傳統模擬量；FPGA通過內部總線連接開入隔離回路，FPGA通過時序控制開入隔離回路，采集傳統開關量；FPGA內嵌以太網控制器，以太網控制器與外部PHY接口連接，GOOSE報文通過光口輸入PHY接口。

上述FPGA采集GOOSE報文后，PowerPC通過60X總線從FPGA那里獲取GOOSE報文，并提取出開關量，然后再將GOOSE開關量傳給FPAG。

FPGA內嵌兩個SPI通訊控制器，兩個SPI通訊控制器各提供一個SPI接口，SPI接口通過高速背板總線連接CPU。每個SPI接口均可將傳統模擬量，傳統開關量和GOOSE開關量傳輸至CPU。

PowerPC內配置同步節拍發生器，產生的同步采樣脈沖，FPGA通過邊沿檢測技術實時檢測外部的同步采樣脈沖，將傳統模擬量，傳統開關量和GOOSE開關量進行同步，并將同步好的傳統模擬量，傳統開關量和GOOSE開關量傳輸至CPU。

本實用新型的SPI的時鐘最高可工作在48M，并且采用雙數據線，每個clock可向外傳送兩位，一個16位的采樣值只需8個clock完成，兩個SPI接口可同步向多CPU發送采樣值，接收端只需要配以SPI接收模塊即可獲取傳統模擬量、傳統開關量和GOOSE開關量的采樣值。

本實用新型的FPGA采用ALTERA公司的EP4C55，A/D模數轉換芯片采用TI公司的ADS8556。

本實用新型用于暫、常態故障錄波裝置的雙錄波CPU，為暫態錄波CPU和常態錄波CPU共享采樣回路提供高速、同步采樣數據，或者用于其他電力系統自動化裝置在多CPU冗余工作時，實現采樣數據統一由采集系統提供。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護范圍。