摘要：为了满意电力电源体系中杂乱使用场景的一体化监控需求，文中提出了一种硬件规划计划。本计划依据TI公司的AM335x系列ARM Cortex-A8处理器和XILINX公司的Spanan-3系列的FPGA芯片，要点介绍了ARM与FPGA通讯互联以及其他特别功用模块的完成办法。试验结果表明本硬件体系有使用价值高、性价比高、安稳牢靠、灵敏多变等长处。
跟着现代电力行业的集成化、信息化、智能化的发展趋势，电力体系要求站用交流电源、直流电源、通讯电源、UPS电源、逆变电源等不是再作为涣散独立的体系，而是作为一个全体进行会集监控与办理，这就需求一种监控设备适用于电力电源体系一体化的需求。
1 体系整体架构
作为交直流一体化电源体系的会集监控办理单元，该设备不只能够一起监控站内各设备，还可经过IEC61850规约与变电站后台设备衔接，完成对一体化电源体系的会集、一致、长途监控维护办理。设备在体系中的衔接示意图如下图1所示。因而，该一体化监控设备需求有多路485通讯、CAN通讯和以太网通讯。为了满意该设备现场运转状况杂乱性的需求，本文提出了一种依据ARM和FPGA的规划架构，该计划可依据现场的不同状况，灵敏装备通讯端口和开入开出节点。
本设备的显现部分为10寸全五颜六色LCD显现接触一体屏，外部接口有4路RS-485，1路RS-232，2路CAN2.0，1路GPS-B码对时，1路USB2.0，2路10/100M RJ-45端口。设备经过各485总线和CAN总线收集下流设备信息，汇总后经过RJ-45上传后台监控主站，设备也能够对收集的数据进行维护运算处理，依据适宜的判据进行相应的动作。整体结构图如图2所示，本体系的难点在于灵敏多变的多功用模块的一致完成。
2 主芯片及接口计划规划
设备所用的主处理器为TI公司依据ARM Cortex—A8的芯片AM3359，FPGA选用XIUNX的Spartan—3系列芯片XC3S250E。主处理器AM3359选用了德州仪器新一代ARMCortex—A8架构，内置有：高达720 MHz的ARM Cortex—A832位RISC微操控器(包含有NEON SIMD协处理器)，支撑mDDR(LPDDR)/DDR2/DDR3，支撑16位ECC的通用存储器(NAND，NOR，SRAM等)，SGX530 3D图形引擎，最高支撑WXGA(1366×768)分辨率、24位RGB数据输出的LCD操控器，两个可编程实时单位子体系PRUSS，RTC，两个具有集成PHY的USB 2.0高速OTG端口，2个支撑10/100/1000的工业用千兆以太网MAC，2个操控器局域网端口(CAN)，6个UART，2个McASP，2个 McSPI，和3个I2C端口，一个12位逐次迫临寄存器(SAR)ADC，3个增强型高分辨率PWM模块，其功用框图如图3所示。
接口芯片选用的FPGA是XILINX公司的Spartan-3E系列芯片XC3S250E。Spartan-3E现场可编程门阵列宗族是为满意对本钱灵敏的很多使用需求而特别规划的，是替代掩膜编程ASIC的最佳挑选。FPGA避免了昂扬的初始本钱，过长的开发周期，和惯例ASIC固有的不灵敏。相同，FPGA的可编程才能答应现场进行规划晋级，不需求替换任何硬件，这都是AS%&&&&&%所不具备的。正是因为FPGA芯片灵敏多变的特性，使得CPU和 FPGA之间交流数据的信息量比较大，需求规划专门的数据接口通道。
本计划的CPU与FPGA芯片互联选用的是并行总线架构，ARM芯片的GPMC标准总共有8/16位地址和数据非复用形式、16位地址/复用形式和 8/16位NAND设备形式，本计划选用的是16位地址/数据复用方法，衔接形式如下图4所示。相关于其他几种形式，地址/数据复用方法的长处在于用相对较少的信号线完成较大带宽的数据吞吐量和较快的呼应时刻。
关于Cortex-A8来说，需求将GPMC模块装备为16位数据/地址复用形式，除了将办理操控信号引出以外，再将相应的数据/地址复用信号GPMC_AD[15：0]引至FPGA芯片即可。
Cortex—A8就能够正常依照GPMC形式来访问FPGA芯片。
3 各模块完成计划
本计划中各功用模块较多，包含常见的RS-485，CAN，DDR，NAND Flash等，也包含比较特别的部分，如选用RvMII的以太网交流芯片，选用数字阻隔的接触屏驱动芯片等。本文仅就部分特别模块做如下介绍。
以太网部分：因为Cortex—A8芯片管脚较为严重，所以各管脚的信号复用状况较为杂乱，因而，本计划只能选用MII形式与以太网交流芯片互联，以太网交流芯片需装备为RvMII形式，经过100M以太网外扩4路RJ-45。其间，RvMII形式需求留意是，一切的收发信号线是对接的，与常用的 GMII，RMII，RGMII等不同。具体衔接方法如图5所示。
接触屏驱动部分：因为本设备的使用场合为电力自动化范畴，为了应对国标GB/T17626的各试验标准，设备的各接口部分需求进行特别的维护处理，特别是接触屏部分的静电放电试验。
因为电阻式接触屏的驱动原理是AD转化，因而，接触屏驱动电路的维护就能够分为两个方面，阻隔模仿量或许阻隔数字量。本计划的处理思路是阻隔数字部分，在模仿部分添加磁珠和TVS维护。具体的计划规划如图6所示。
4 结束语
本计划以ARM与FPGA双核为主芯片，使用ARM安稳性好、外围接口丰厚的特色，用来完成数据的剖析、处理和传输，一起，使用FPGA 在逻辑操控和接口灵敏性方面的特色，来完成数据收集、开入开出和液晶操控等功用。整个设备因而具有丰厚且可灵敏装备的外围接口，能够很好的满意电力电源一体化监控项目的需求。
