淺析兼容串行通信與以太網(wǎng)通信的微機保護通信系統(tǒng)

蔡振興　潘紅娜

【摘要】 本文根據(jù)微機保護通信系統(tǒng)的要求，設(shè)計了由以太網(wǎng)與串行通信相結(jié)合的通信系統(tǒng)，闡述了通信系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，完成了相關(guān)驅(qū)動程序與通信功能軟件的編寫。

【關(guān)鍵詞】 微機保護 通信系統(tǒng) 串行通信 以太網(wǎng)

本文介紹了微機保護的一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)采用以太網(wǎng)通信與串行通信相結(jié)合的方式構(gòu)成。

一、硬件構(gòu)成

1.1 串行通信接口

裝置中，考慮到需要處理的數(shù)據(jù)較多，數(shù)字算法的計算量大，因此在保護CPU的選擇上采用的是TI公司的新一代高性能32位浮點DSP芯片TMS320VC33。在裝置中設(shè)置了兩個串行通信口，其中串口1固定為RS-232，在實際應(yīng)用中用來實現(xiàn)串口打印實時數(shù)據(jù)和各種參數(shù)，串口2可以通過跳線選擇為RS-232或RS-485模式，用來組網(wǎng)通信。

1.2 以太網(wǎng)接口

基于DSP與RTL8019AS組成的以太網(wǎng)，DSP主處理器與網(wǎng)卡之間的接口主要實現(xiàn)的功能有：（1）主處理器通過接口電路對網(wǎng)卡芯片進行控制，包括對網(wǎng)卡的邏輯控制、讀寫控制、復(fù)位等；（2）主處理器與網(wǎng)卡之間的數(shù)據(jù)交換，DSP通過接口電路對網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)進行讀取，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入網(wǎng)卡緩存。

二、通信功能的軟件實現(xiàn)

2.1 串行通信的軟件設(shè)計

2.1.1 UART的驅(qū)動程序設(shè)計

下面就簡要介紹一下相關(guān)的寄存器的情況與設(shè)置。（1）線路控制寄存器（LCR）。線路控制寄存器（LCR）存放串口傳送的二進制位串?dāng)?shù)據(jù)格式，LCR 是一個8位的寄存器，各位的定義如下：d0d1是字長選擇位，若d0d1=00，傳送的字長為5 位； d0d1=1 時字長為6；d0d1=0時字長為7；d0d1=11 時字長為8。d2位是停止位選擇，d2=0 時停止位為1位；d2=1時停止位為1.5位。d3=0 時校驗有效；d3=1 時檢驗無效。d4是校驗類型位， d4=0 時進行奇校驗；d4=1 時進行偶校驗。d7位（DLAB） 是鎖定波特率發(fā)生器位， d7=1 時訪問波特率因子寄存器； d7=0 時訪問其他寄存器。在本系統(tǒng)中，使d0d1=11，選擇的8位字長；d2=0，選擇1位停止位；d3=0，校驗有效；d4=1，選擇進行偶校驗。（2）波特率因子寄存器（DLL&DLH）。兩個8位的波特率因子寄存器構(gòu)成一個16位的波特率因子寄存器。在TL16C752的內(nèi)部具有波特率發(fā)生器，產(chǎn)生發(fā)送數(shù)據(jù)的時鐘信號。波特率因子可以通過下列算式求出：波特率因子=基準時鐘頻率/ （16×波特率）。（3） FIFO控制寄存器（FCR）。這個寄存器用來設(shè)置FIFO的允許/禁止、清除FIFO、設(shè)置接收FIFO的觸發(fā)級別和選擇DMA模式。

2.1.2 通信的軟件設(shè)計

在約定的監(jiān)控系統(tǒng)與保護系統(tǒng)之間采用主從方式進行通訊，因而保護系統(tǒng)總是被動接收指令，即始終為從動站。保護系統(tǒng)的通訊模塊在完成初始化工作后隨即進入接收狀態(tài)。當(dāng)通訊接口收到完整的鏈路規(guī)約數(shù)據(jù)單元（LPDU）時將對其進行校錯，出錯丟棄這個數(shù)據(jù)單元。保護系統(tǒng)收到的LPDU有3種類型：第一種是2級數(shù)據(jù)請求幀，保護系統(tǒng)將以測量值LPDU作為回答；第二種是1級數(shù)據(jù)請求幀，此時先判斷FCB是否變化，有變化則以新的ASDU形成LPDU并填充發(fā)送緩沖區(qū)，否則重發(fā)上一個LPDU；第三種是命令幀或下傳數(shù)據(jù)幀。在這里我們將2級數(shù)據(jù)與1級數(shù)據(jù)同時召喚，使用戶進程得以簡化。

2.2 以太網(wǎng)通信的軟件設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)接口通過2個DMA操作來完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。本地DMA完成RTL8019A S與其內(nèi)部FIFO隊列之間的數(shù)據(jù)傳送，遠程DMA 完成RTL8019AS與CPU之間的數(shù)據(jù)傳送。

2.2.1 RTL8019AS的初始化

為了使RTL8019AS啟動并處于準備接收或準備發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)，必須對相關(guān)的寄存器進行初始化。

2.2.2 數(shù)據(jù)的收發(fā)

通過對地址及數(shù)據(jù)口的讀寫來完成以太網(wǎng)幀的接收與發(fā)送。本地DMA完成RTL8019A S與其內(nèi)部FIFO隊列之間的數(shù)據(jù)傳送，遠程DMA 完成RTL8019AS與CPU之間的數(shù)據(jù)傳送。

三、結(jié)束語

文章設(shè)計了通信系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、編寫了驅(qū)動程序與功能軟件。設(shè)計的通信系統(tǒng)不僅可以滿足以太網(wǎng)組網(wǎng)的要求，也可以兼容傳統(tǒng)的串行通信要求，將大大地促進電廠和變電站綜合自動化的進程。

參 考 文 獻

[1] 吳在軍，胡敏強，杜炎森. 嵌入式以太網(wǎng)在變電站通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2003，27（1）：71-75.

[2] 邢萱，江健，王曉平. DSP在互聯(lián)網(wǎng)控制器上的應(yīng)用[J]. 微處理機，2002（3）：56-57.