基于單片機(jī)的光傳輸設(shè)備異常診斷

段春瑩

【摘要】 本篇文章主要討論的是利用單片機(jī)將通信系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的板卡信息以及指示燈信息通過編程燒入單片機(jī)內(nèi)。在對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行巡視時(shí)，對(duì)設(shè)備板卡的指示燈信息進(jìn)行采集，采集到的信息由單片機(jī)進(jìn)行對(duì)比處理，由此可以快速準(zhǔn)確的判斷出設(shè)備存在的異常。

【關(guān)鍵詞】 單片機(jī)；異常診斷；光傳輸設(shè)備

The Optical Transmission Equipment Abnormality Diagnosis Based on Single Chip Microcomputer

DUAN Chun-ying Anning Bureau， CSG EHV Transmission Company， Kunming

Abstract：This paper aims to discuss application of single chip microcomputer. To program every board information of communication systm and indicator information into single chip microcomputer.Using single chip microcomputer to collect single chip microcomputer and indicator information while checking communication systm.By comparing and processing the collected data to diagnose the abnormality of the device.

Key words：single chip microcomputer；abnormality diagnosis；optical transmission equipment

一、單片機(jī)定義

單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。單片機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)（最小系統(tǒng)），和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)缺少了外圍設(shè)備等。

二、AVR單片機(jī)與51單片機(jī)區(qū)別

AVR單片機(jī)和51單片機(jī)的CPU構(gòu)架以及指令集完全不同，AVR系列單片機(jī)使用的是RISC指令系統(tǒng)，哈佛結(jié)構(gòu)的總線，每個(gè)震蕩周期處理一條指令；而51系列單片機(jī)使用的是CISC指令系統(tǒng)，馮諾依曼結(jié)構(gòu)的總線，需要12個(gè)震蕩周期來完成一條指令的處理。

AVR單片機(jī)的I/O口為雙向I/O口，單片機(jī)讀取外部引腳電平直接通過PINX讀取，而51單片機(jī)則需要先給I/O口全寫1操作后才能讀取外部引腳電平，相比較而言AVR單片機(jī)讀取外部數(shù)據(jù)就會(huì)更容易。

三、AVR單片機(jī)優(yōu)勢(shì)

高速、低耗、保密：AVR單片機(jī)具有預(yù)取指令功能，即在執(zhí)行一條指令時(shí)，預(yù)先把下一條指令取進(jìn)來，使得指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行；AVR單片機(jī)為多累加器型，數(shù)據(jù)處理速度快，AVR單片機(jī)具有32個(gè)通用工作寄存器，相當(dāng)于有32條立交橋，可以快速通行；AVR單片機(jī)中斷響應(yīng)速度快，AVR單片機(jī)有多個(gè)固定中斷向量入口地址，可快速響應(yīng)中斷。AVR單片機(jī)耗能低。對(duì)于典型功耗情況，WDT關(guān)閉時(shí)為100nA，更適用于電池供電的應(yīng)用設(shè)備。有的器件最低1.8 V即可工作。AVR單片機(jī)保密性能好。它具有不可破解的位加密鎖Lock Bit技術(shù)，保密位單元深藏于芯片內(nèi)部，無法用電子顯微鏡看到。

I/O口功能強(qiáng)，具有A/D轉(zhuǎn)換等電路：AVR單片機(jī)的I/O口是真正的I/O口，能正確反映I/O口輸入/輸出的真實(shí)情況。工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，具有大電流（灌電流）10～40 mA，可直接驅(qū)動(dòng)可控硅SCR或繼電器，節(jié)省了外圍驅(qū)動(dòng)器件。AVR單片機(jī)內(nèi)帶模擬比較器，I/O口可用作A/D轉(zhuǎn)換，可組成廉價(jià)的A/D轉(zhuǎn)換器。ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。AVR單片機(jī)可重設(shè)啟動(dòng)復(fù)位，以提高單片機(jī)工作的可靠性。有看門狗定時(shí)器實(shí)行安全保護(hù)，可防止程序跑飛，提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。

有功能強(qiáng)大的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及通訊接口：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T/C有8位和16位，可用作比較器。計(jì)數(shù)器外部中斷和PWM（也可用作D/A）用于控制輸出，某些型號(hào)的AVR單片機(jī)有3～4個(gè)PWM，是作電機(jī)無級(jí)調(diào)速的理想器件。AVR單片機(jī)有串行異步通訊UART接口，不占用定時(shí)器和SPI同步傳輸功能，因其具有高速特性，故可以工作在一般標(biāo)準(zhǔn)整數(shù)頻率下，而波特率可達(dá)576K。

片內(nèi)EEPROM：EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。它是作為一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間而存在的，可以按字節(jié)讀寫。EEPROM的壽命至少為100，000次擦除周期。EEPROM的訪問由地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和控制寄存器決定。通過SPI和JTAG及并行電纜下載EEPROM數(shù)據(jù)的操作。

四、光纖通信通信傳輸系統(tǒng)概述

南方電網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)分為主干通信網(wǎng)、?。▍^(qū)）級(jí)傳輸網(wǎng)和地區(qū)（市）傳輸網(wǎng)三級(jí)，三級(jí)傳輸網(wǎng)均為傳輸網(wǎng)A、傳輸網(wǎng)B雙平面結(jié)構(gòu)。楚雄換流站作為云南地區(qū)的南網(wǎng)總調(diào)直調(diào)廠站，采用4套光傳輸設(shè)備、利用4條交流線路上的OPGW光纜接入南方電網(wǎng)主干光纖傳輸網(wǎng)和云南電網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)，即接入南網(wǎng)網(wǎng)A、南網(wǎng)網(wǎng)B、云網(wǎng)網(wǎng)A和云網(wǎng)網(wǎng)B。

五、光傳輸設(shè)備異常診斷系統(tǒng)必要性

對(duì)于通信系統(tǒng)來說，光傳輸設(shè)備是其中最重要、最核心也是最復(fù)雜的一部分，由于其重要性，每一臺(tái)光傳輸設(shè)備都接有網(wǎng)管系統(tǒng)，通過網(wǎng)管系統(tǒng)可以查閱到每一臺(tái)光設(shè)備的指示燈以及告警信息，但是網(wǎng)管系統(tǒng)也會(huì)存在不準(zhǔn)確的情況，比如云網(wǎng)網(wǎng)A光傳輸設(shè)備就曾經(jīng)出現(xiàn)過設(shè)備指示燈和網(wǎng)管系統(tǒng)指示燈不一致的情況。為了確保每一臺(tái)光設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，通信人員每月都會(huì)對(duì)通信設(shè)備進(jìn)行巡視，但是每一套光傳輸設(shè)備都至少包括了光基本卡、光放卡、預(yù)放卡、2M接口卡、以太網(wǎng)卡等各種板卡。以上板卡都存在板卡指示燈多并且含義不同的情況，通信人員每次巡視時(shí)都需要一一辨別其指示燈的含義，由此每次巡視都會(huì)花去很多的時(shí)間來觀察板卡指示燈情況，這樣既增加了作業(yè)時(shí)間，工作效率也得不到提高，光傳輸設(shè)備異常診斷系統(tǒng)便可以很好的解決這一問題。

六、光傳輸設(shè)備異常診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理之成像系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是由一個(gè)攝像頭組成，通過該攝像頭可以將板卡指示燈信息采集進(jìn)來。該攝像頭可以準(zhǔn)確記錄下指示燈的顏色信息，以及指示燈的閃爍頻率。采集后的指示燈信息將由本系統(tǒng)的核心，也就是AVR單片機(jī)進(jìn)行處理比較。

七、光傳輸設(shè)備異常診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理之處理系統(tǒng)

處理系統(tǒng)里會(huì)預(yù)先將各板卡信息燒進(jìn)AVR單片機(jī)內(nèi)，比如指示燈常亮綠色表示什么意思，快閃橙色表示什么意思。其次AVR單片機(jī)會(huì)將攝像頭采集到的信息與單片機(jī)內(nèi)預(yù)先燒入的板卡信息進(jìn)行對(duì)比，如果采集到的信息與板卡正常信息相符，則單片機(jī)反饋一個(gè)正常信號(hào)，若采集到的信息與板卡正常信息不相符，則單片機(jī)會(huì)搜索出該異常信息的具體含義并反饋一個(gè)異常信號(hào)，并對(duì)異常做出判斷。

八、結(jié)語

該系統(tǒng)的應(yīng)用將大大節(jié)約通信人員的巡視時(shí)間并提高判斷設(shè)備異常的準(zhǔn)確率，此舉對(duì)于通信系統(tǒng)異常判斷也將是一個(gè)重大突破。