CN101424922A - 一种电力测控嵌入式系统通用支撑平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力测控嵌入式系统通用支撑平台，包括用于提供以太网通信接口的通信模块，用于实现平台各模块控制和程序运行的主控管理模块，用于存储系统的实时数据或历史数据的数据库管理模块，用于配置系统参数和监视系统运行、提供用户操作接口的本地监视管理模块；上述模块内部通过交换模块采用高速数据总线进行互联和数据交换。本发明的电力测控嵌入式系统通用支撑平台硬件体系架构可采用千兆以太网、Serial RapidIO高速串行数据总线标准或自定义协议的高速串行数据总线标准，平台内各模块通过串行数据总线进行互联，实现“即插即用”。

Description

一种电力测控嵌入式系统通用支撑平台

技术领域

本发明涉及一种嵌入式系统，特别是涉及一种电力测控嵌入式系统通用支撑平台，适用于电力、交通、能源等行业的自动化监测和控制，属计算机技术领域。

背景技术

嵌入式技术已广泛地用于调度自动化、变电站自动化、配电网自动化、水文预报和水火电优化调度、抽水蓄能电站监控和运行等电力自动化系统的各个领域。传统的电力测控嵌入式系统平台通常基于PC104等并行数据总线，采用工控机或工业PC实现，平台结构通用性、可扩充性较好，易于系统升级，但由于采用PCI并行数据总线结构，使系统有较多的冗余。PCI的数据传输速度只有133Mbit/s，根本不能满足现在复杂多媒体数据实时传输的需求。此外PCI总线在电路板上需布大量的数据线(PCI使用32或64条平行线传输数据)，相互之间的串扰大，可靠性差，PCI总线慢慢成为了整个系统的瓶颈。随着计算机软硬件技术的快速发展，网络通信技术的广泛应用，传统构架的电力测控嵌入式系统无论是在性能上还是在扩展性上都不能满足电力自动化系统的发展需要，迫切需要一种全新的设计技术和方法。

目前，国际上已经提出了一些串行工业总线标准，例如PCI Express、RapidIO、ATA、Fibre Channel、infiniBand、Advanced TCA等，串行数据总线标准可工作于各种不同的物理媒介上，从通用的铜线连接到光纤连接。采用点对点技术，能够为每一块设备分配独享通道带宽，不需要在设备之间共享资源，这样充分保障了各设备的宽带资源，提高数据传输速率。串行数据总线的结构具有灵活扩展性，与PCI不同，总线能够延伸到系统之外，采用专用线缆可将各种外设直接与系统内的总线连接在一起。此外，串行数据总线不需要像PCI总线那样在主板上布大量的数据线，与PCI相比，串行数据总线的导线数量减少了将近75％，速度会加快而且数据不需要同步。同时因为主板上走线少了，从而可以使通过增加走线数量提升总线宽度的方法就更容易实现，同时各走线之间的间隔就可以更宽，减少了相互之间的串扰。

发明内容

1、发明目的

本发明的目的是在于发明一种基于高速串行数据总线的电力测控嵌入式系统通用支撑平台的实现方法。系统平台各模块具备“即插即用”功能，可增强系统实时性、提高系统可靠性，支持调度自动化系统、变电站自动化系统、配电自动化系统等应用。

2、技术方案

平台为模块化结构，各个系统模块内部通过交换模块采用高速数据总线(如Serial RapidIO或高速以太网)进行互联和数据交换，可“即插即用”。各个系统模块具有相同的硬件结构，采用可重构嵌入式系统来实现，每个模块由核心控制板和可重构接口板组成，通过软件配置方式实现不同的模块功能；各个系统模块具有相同的核心控制板，通过配置核心控制板为可重构接口板提供服务接口。其中，通信模块对外部提供10Mbps/100Mbps/1000Mbps的以太网通信接口，支持主备用热备份。主控管理模块实现平台的各模块的控制和应用程序运行；数据库管理模块用于存储系统的实时数据或历史数据；本地监视管理模块用于配置系统参数和监视系统运行，提供标准的TFT LCD和标准的PS2键盘鼠标等用户操作接口；根据具体应用需求，可灵活配置其它应用模块。系统各模块根据具体应用需求可以合并为一，简化系统架构，降低成本。

3、有益效果

本发明的电力测控嵌入式系统通用支撑平台硬件体系架构可采用千兆以太网、Serial RapidIO高速串行数据总线标准或自定义协议的高速串行数据总线标准，平台内各模块通过串行数据总线进行互联，实现“即插即用”。平台具有的如下显著特点：

●双通道，高带宽，传输速度快

在数据传输模式上，总线采用独特的双通道传输模式，类似于全双工模式，

大大提高了数据速度。

●灵活扩展性

与PCI不同，总线能够延伸到系统之外，采用专用线缆可将各种外设直接与

系统内的总线连接在一起。

●低电源消耗，并有电源管理功能

这主要得益于总线采用比PCI总线少得多的物理结构，实际上是每个通道只需4根线，发送和接收数据的信号线各一根，另外各一根独立的地线。由于减少了数据传输芯线数量，所以它的电源消耗也就大大降低了。

●具有数据包和层协议架构

它采用类似于网络通信中的OSI分层模式，各层使用专门的协议架构，所以可以很方便地在其它领域得到广泛应用。

●使用小型连接，节约空间，减少串扰

不需要像PCI总线那样在主板上布大量的数据线，与PCI相比，串行总线的导线数量减少了将近75％，速度会加快而且数据不需要同步。同时因为主板上走线少了，从而可以使通过增加走线数量提升总线宽度的方法就更容易实现，同时各走线之间的间隔就可以更宽，减少了相互之间的串扰。

●可工作于各种不同的物理媒介上，从通用的铜线连接到光纤连接。

附图说明

图1是本发明的示意图

图2是实施例1的系统框图

图3是实施例2的系统框图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

基于千兆以太网或Serial Rapidio串行数据总线分别提出了两种电力测控嵌入式系统通用支撑平台的实施例：

1)内部基于千兆以太网(GMAC)数据总线的实施例

GMAC交换模块对外提供4个光(1000Mbps)或4个电(10/100/1000Mbps)网口组成双环网，内部模块通过千兆光以太网进行互联和交换数据。主控模块提供TFT接口、键盘鼠标接口和串口等用户接口，提供用于内部互联和数据交换的千兆光以太网接口，提供应用程序运行环境等。实时数据库和历史数据库模块通过千兆光以太网接口进行内部数据交换。协议转换模块实现平台内外千兆以太网的协议转换和安全隔离。维护配置模块用于配置系统参数和监视系统运行。时间同步模块为系统提供高精度的网络时间同步，支持NTP或PTP协议。

2)内部基于Serial RapidIO数据总线的的实施例

GMAC交换模块对外提供4个光(1000Mbps)或4个电(10/100/1000Mbps)网口组成双环网，通过协议转换模块与RapidIO交换模块进行互联和数据交换。RapidIO交换模块对内部提供Serial RapidIO数据总线接口。主控模块提供TFT接口、键盘鼠标接口和串口等用户接口，提供用于内部互联和数据交换的RapidIO总线接口，提供应用程序运行环境等。实时数据库和历史数据库模块通过RapidIO总线接口进行内部数据交换。协议转换模块实现平台内外千兆以太网的协议转换和安全隔离，实现千兆以太网协议与Serial RapidIO协议转换。维护配置模块用于配置系统参数和监视系统运行。时间同步模块为系统提供高精度的网络时间同步，支持NTP或PTP协议。

Claims (4)

1、一种电力测控嵌入式系统通用支撑平台，包括用于提供以太网通信接口的通信模块，用于实现平台各模块控制和程序运行的主控管理模块，用于存储系统的实时数据或历史数据的数据库管理模块，用于配置系统参数和监视系统运行、提供用户操作接口的本地监视管理模块；其特征在于，上述模块内部通过交换模块采用高速数据总线进行互联和数据交换。

2、根据权利要求1所述的一种电力测控嵌入式系统通用支撑平台，其特征在于，上述高速数据总线可以是Serial RapidIO或高速以太网。

3、根据权利要求1所述的一种电力测控嵌入式系统通用支撑平台，其特征在于，所述平台还包括扩展模块，用于扩展平台的功能。

4、根据权利要求1所述的一种电力测控嵌入式系统通用支撑平台，其特征在于，所述的用户操作接口可以是标准的TFT LCD和标准的PS2键盘鼠标。

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