一種配電終端通信系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及智能配電網領域，尤其是一種配電終端通信系統。
【背景技術】
[0002] 配電自動化終端集遙測、遙信、遙控、保護和通信等功能于一體，廣泛適用于配電 室、環網柜、開閉所、柱上開關等多回路集中監控應用場合。
[0003] 配電終端通信接口主要功能是按照指定的通信規約實現數據的采集、轉發和上 傳。為了滿足配電終端與主站、終端與其他智能設備以及終端間的有效通信，無論通信方 式、通信協議、通信接口都要滿足配電自動化系統信息傳輸和故障處理的要求。
[0004] 1)配電終端硬件設計要求具備多種類型的通信接口，一般要求不少于1個RS232 口 1個RS232個/RS485 口，以及2個以太網接口，為了滿足未來智能分布式饋線自動化的 要求，配電終端通信接口還應具備方便擴展光纖以太網接口的硬件架構。
[0005] 2)支持多種通信方式的接入，如光纖工業以太網、ΕΡ0Ν網絡、遠距離無線通信網絡 (無線公網GPRS、CDMA/3G/4G，無線專網等)、短距離無線通信網絡(無線傳感器網絡、Zigbee 等）多種通信方式的接入或級聯。
[0006] 3)支持多種通信協議。配電終端本身應具有豐富的通信規約庫，如 IEC60870-5-104、IEC60807-5-101、IEC61850等標準的通信規約，并根據各地配電自動化應 用需求進行規約定制。
[0007] 配電終端通信接口和通信規約實現與主站的數據上送，接受并執行主站下達的遙 控命令、對時命令，進行故障處理，并可實現對站內其它智能設備的數據采集和轉發等功 能。配電終端通信接口按傳輸介質可分為：有線通信接口和無線通信接口兩大類。目前，配 電終端常用的有線通信接口主要有：以太網通信接口和串行通信接口；終端無線通信接口 主要有：遠距離無線通信接口和短距離無線通信接口，一般而言遠距離無線通信接口（無線 公網或無線專網）用于配電終端與配電主站的連接，短距離無線通信接口用于配電終端與 其他智能終端實現級聯或自組網。
[0008] -般而言，要求采用以太網通信方式接入時具備通信狀態監視及通道端口故障監 測；采用無線通信方式接入主站時具備監視模塊狀態，S頂卡狀態、無線信號監視等功能。
[0009] 通常擴展芯片的以太網接口是增加總線型的以太網控制器，擴展完全具有獨立 MAC的以太網接口，這種接口需要通過DSP的數據總線傳輸數據，并且需要占用DSP的地址 尋址空間，收發數據速度較慢。
【發明內容】
[0010] 本發明提供一種設計簡單、傳輸速度快的配電終端通信系統。
[0011] 為實現上述目的，本發明的技術方案如下： 一種配電終端通信系統，包括DSP處理器模塊、以太網通信模塊和CAN總線通信模塊， 所述DSP處理器模塊是配電終端通信系統的主控單元，用于初始化配置整個配電終端通信 系統、控制以太網通信模塊和CAN總線通信模塊的輸入輸出；所述以太網通信模塊用于實 現配電終端以太網通信接口的擴展；所述CAN總線通信模塊用于實現基于配電終端CAN總 線通信接口的擴展。
[0012] 其中，所述以太網通信模塊包括以太網交換芯片與以太網物理層接口，DSP處理器 模塊通過以太網物理層接口與以太網交換芯片相連，以太網交換芯片的運行狀態由DSP處 理器通過MDI0、MDC連接的串行管理接口來進行配置。
[0013] 其中，所述以太網交換芯片連接2路光以太網接口和2路電以太網接口。
[0014] 其中，所述CAN總線通信模塊包括CAN總線控制器和CAN總線收發器，CAN總線控 制器與DSP的連接是通過標準的串行外設接口來實現，CAN總線收發器與CAN總線控制器 相連，并連接1路CAN總線接口。
[0015] 其中，所述DSP處理器模塊與背板總線之間連接FPGA。
[0016] 本發明的有益效果是： 本發明采用以太網交換芯片來擴展配電終端的以太網接口，采用帶SPI接口CAN總線 控制器擴展CAN總線接口，與傳統通過DSP內部地址總線擴展通信接口的方法相比，本發明 提供的通信接口擴展方法不占用DSP處理器的內部地址空間，具有傳輸速度快、布線方便、 可靠性高的優點，可廣泛應用于配電終端通信系統的構建。解決配電終端多接口擴展需要 占用統一內部尋址空間和單個接口需要獨立的總線型芯片的問題，且通過以太網交換芯片 和SPI總線擴展以太網接口具有設計簡單、傳輸速度快、硬件成本低的優點。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發明實施例配電終端通信系統示意圖。
[0018] 圖2為本發明實施例配電終端DSP處理器與以太網交換芯片的連接框圖。
[0019] 圖3為本發明實施例MCP2515接口電路原理圖。
[0020] 圖4為本發明實施例ADSP-BF518最小系統及其外圍電路原理框圖。
[0021 ] 圖5為本發明實施例FPGA接口電路框圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合附圖及實例，對本發明做進一步說明。
[0023] 本實施例中，如圖1所示，配電終端通信系統主要包括DSP處理器模塊(本實施例 采用ADSP-BF518)、以太網交換芯片(本實施例采用Marvell88E6060)、以太網物理層接口 (本實施例采用以太網獨立介質接口MII)、CAN總線控制器和CAN總線收發器。
[0024] DSP處理器模塊是配電終端通信系統的主控單元，用于初始化配置整個配電終端 通信系統、控制以太網通信模塊和CAN總線通信模塊的輸入輸出。它通過以太網獨立介 質接口（MII)與以太網交換芯片相連，以太網交換芯片的運行狀態可由DSP處理器通過 MDICKMDC連接的串行管理接口（SerialManagementInterface，SMI)來進行配置，包括： VLAN的配置、端□的開閉、端□的工作模式和通信速率、LED燈的配置等。本實施例采用的 ADSP-BF518自帶的EMAC模塊100Mbps的帶寬能滿足配電終端的應用需求。
[0025] 以太網通信模塊用于實現配電終端以太網通信接口的擴展，主要包括太網獨立 介質接口（MII)與以太網交換芯片。配電終端DSP處理器與以太網交換芯片（Marvell 88E6060)的連接框圖如圖2所示。本實施例采用Marvell公司生產的88E6060以太網 交換芯片來擴展以太網接口，保證以太網數據傳輸的快速性和實時性。Marve11 88E6060 需要1. 5V、2. 5V和3. 3V的供電電源，其中芯片核心部分采用1. 5V和2. 5V的供電電源， 3. 3V主要是作為88E6060的I/O口驅動電源。為了簡化芯片的電源電路設計、降低成本， Marvell88E6060芯片內部提供電壓控制信號C0NTR0L_15、C0NTR0L_25,分別由124、2引腳 輸出來控制2個低成本的PNP三極管來實現3. 3V的供電電源降到1. 5V和2. 5V。Marvell 88E6060的大量運行狀態可由DSP通過MDIO、MDC連接的串行管理接口（SerialManagement Interface，SMI)來進行配置，包括：VLAN的配置、端口的開閉、端口的工作模式和通信速 率、LED燈的配置等。但是88E6060的端口工作模式，例如Port5的MAC模式或PHY模式 的選擇，Portl和Port2為光以太網口還是電以太網口等，根據需要在硬件電路設計時拉高 或者拉低相應的管腳。
[0026] 光纖以太網收發器米用收發一體化的AFBR5803系列芯片，符合工業級的應用標 準，兼容3. 3V和5V的供電電源。
[0027]CAN總線通信模塊用于實現基于配電終端CAN總線通信接口的擴展，包括CAN總 線控制器和CAN總線收發器。CAN總線控制器與DSP的連接是通過標準的串行外設接口 (SerialPeripheralInterface，SPI)來實現。
[0028] 本實施例選用性價比高、與DSP連線簡單的MCP2515芯片作為外擴的獨立CAN總 線控制器。MCP2515芯片支持CAN1. 2以及最新的CANV2. 0Α/Β等版本的協議，能夠接收和 發送標準和擴展的數據幀以及遠程幀，通過2個29位的接收屏蔽寄存器和6個29位的接 收濾波寄存器可以過濾掉用戶不需要的報文，因此可以減少主控CPU的開銷；MCP2515的最 大時鐘輸入速度為40MHz，高速SPI接口可達10MHz，具有很強的數據傳送能能力和可靠性， 能滿足絕大部分應用場合。
[0029]MCP2515接口電路原理圖如圖3所示，圖中MCP2515與DSP的連接是通過標準的串 行外設接口（SerialPeripheralInterface，SPI)來實現。一共6根連接線，其中與BF518 SPI1相連的線4根，分別是：SPI時鐘信號：SPI1_SCK，SPI從機選擇信號線：SPI1_SSEL5 ; 主機輸入、從機輸出信號：SPI1_MIS0,主機輸出、從機輸入信號：SPI1_M0SI。此外，CAN_INT 作為CAN控制器的中斷請求信號線連接到BF518的ΡΗ0 口，以BF518通