CN110058933A - 一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法及系统，通过中断服务，记录遥信状态的相关信息，并通过读取遥信信息服务读取中断获取的遥信状态信息，并进行预处理，然后分辨出有效的遥信变位并记录。本发明通过硬件中断、任务调度结合的方式实现了Linux系统下百微秒级的遥信识别，保证了系统的通用性，提高了遥信SOE的分辨率；在中断服务中，仅读取遥信状态及发生时刻，保证了中断服务的快速响应；当仅有一次有效中断时，采取多次确认“去抖时间”的方法，避免了因其他任务抢占导致的时序不同步问题。

Description

一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法及系统

技术领域

本发明涉及电力自动化技术领域，特别是一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法及系统。

背景技术

Linux系统作为一种多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统，得到了非常广泛的应用。同时Linux又是非实时操作系统，虽然支持任务调度，但并非为硬实时系统，调度时钟颗粒较大，一般为几十ms级别。

在电力系统中，测控装置是变电站自动化系统间隔层的核心，它采集的遥信量，反应的是变电站一次设备的运行状态、控制设备的动作信号以及告警信号等信息，遥信信息通过通道远距离传送给远方调度。遥信量发生改变时，测控装置进行记录并打上时标，形成SOE。遥信SOE要求记录遥信发生的时间、类型，并能精确分辨出各个信号的时序，因此各记录时间必须精确到毫秒级别甚至是百微秒级别。定制版的RT-Linux虽可实现电力系统的毫秒级或百微秒级的遥信SOE，但成本较高，通用性不强。

发明内容

本发明的目的是提供一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法及系统，旨在解决现有技术中实现百微秒级的遥信SOE通用性不强的问题，实现保证系统的通用性，提高遥信SOE的分辨率。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法，所述方法包括以下步骤：

S1、中断初始化，并在初始化完成后使能N路遥信中断；

S2、中断服务，记录遥信状态的相关信息；

S3、读取遥信信息服务，通过服务读取中断获取的遥信状态信息，并进行预处理；

S4、分辨出有效的遥信变位并记录。

优选地，所述中断初始化包括以下操作：

S101、禁止中断响应；

S102、分配N路遥信最大为M条的遥信状态记录循环队列，初始化循环队列的头指针、尾指针，分别指向遥信状态记录的当前读、写位置；

S103、设置中断为边沿触发。

优选地，所述中断服务包括以下操作：

S201、清除中断标记；

S202、循环队列尾指针加1，如尾指针等于M，则尾指针置0；如尾指针等于头指针，则产生溢出，并向系统报错；

S203、记录触发中断的遥信状态信息。

优选地，所述遥信状态信息包括：当前第n路遥信状态Sn、中断发生的绝对时间Tn。

优选地，所述步骤S3具体包括以下操作：

S301、获取N路遥信状态信息的初始状态Si0(0<i≤N)，设置去抖时间T；

S302、读取遥信信息服务，返回遥信记录数；

S303、预处理N路遥信记录队列信息。

优选地，所述读取遥信信息服务包括以下操作：

获取尾指针位置；

如循环队列尾指针与头指针相等，则返回无遥信信息记录；

如循环队列尾指针大于头指针，则返回自头指针起“头指针-尾指针”条遥信信息记录；

如循环队列尾指针小于头指针，则返回自头指针起“M+头指针-尾指针”条遥信信息记录；

将头指针移动至尾指针位置。

优选地，所述步骤S4具体包括以下操作：

如果第a路遥信记录条数大于1：

记录该路遥信第2条记录绝对时间Ta2与第1条记录的绝对时间Ta1的差值，如果差值大于去抖时间T，且第1条记录的遥信状态Sa1与该路遥信初始状态Sa0相反，则判断第1条记录的遥信状态变位有效，该路遥信初始状态Sa0取反；如果差值小于或等于去抖时间T，则判断第1条记录的遥信状态变位无效，并将该路遥信信息记录数Ia减1，删除第1条记录，将第2条记录至最后一跳记录同时前移1条记录的空间；

如果第a路遥信记录条数Ia等于1：

如果该路第1条记录的遥信状态Sa1与遥信初始状态Sa0相同，则判断第1条记录的遥信状态变位无效，记录数Ia置0；

如果该路第1条记录的遥信状态Sa1与遥信初始状态Sa0相反，且系统当前时间Ta减去第1条记录的绝对时间Ta1大于去抖时间T时，如果大于去抖时间T的次数ta为0，则将ta加1，如果大于去抖时间T的次数ta为1，则判断第1条记录的遥信状态变位有效，遥信初始状态Sa0取反，将第1条记录置无效，记录数Ia置0，ta置0；

0<a≤N。

本发明还提供了一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的系统，所述系统包括：

中断初始化模块，用于中断初始化，并在初始化完成后使能N路遥信中断；

中断模块，用于中断服务，记录遥信状态的相关信息；

遥信信息获取模块，用于读取遥信信息服务，通过服务读取中断获取的遥信状态信息，并进行预处理；

遥信变位分辨模块，用于分辨出有效的遥信变位并记录。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

与现有技术相比，本发明提出了一种Linux系统下实现百微秒级的遥信SOE的设计方案，通过中断服务，记录遥信状态的相关信息，并通过读取遥信信息服务读取中断获取的遥信状态信息，并进行预处理，然后分辨出有效的遥信变位并记录。本发明通过硬件中断、任务调度结合的方式实现了Linux系统下百微秒级的遥信识别，保证了系统的通用性，提高了遥信SOE的分辨率；在中断服务中，仅读取遥信状态及发生时刻，保证了中断服务的快速响应；当仅有一次有效中断时，采取多次确认“去抖时间”的方法，避免了因其他任务抢占导致的时序不同步问题。

附图说明

图1为本发明实施例中所提供的一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法流程图；

图2为本发明实施例中所提供的分辨出有效的遥信变位逻辑流程图；

图3为本发明实施例中所提供的一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的系统框图。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

下面结合附图对本发明实施例所提供的一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法及系统进行详细说明。

如图1、2所示，本发明实施例公开了一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法，所述方法包括以下步骤：

S1、中断初始化，并在初始化完成后使能N路遥信中断；

S2、中断服务，记录遥信状态的相关信息；

S3、读取遥信信息服务，通过服务读取中断获取的遥信状态信息，并进行预处理；

S4、分辨出有效的遥信变位并记录。

在本发明实施例中，基于硬件中断、任务调度相结合的方式来实现百微秒级遥信SOE。

中断初始化。禁止中断响应；分配N路遥信最大为M条的遥信状态记录循环队列，初始化循环队列的头指针、尾指针，分别指向遥信状态记录的当前读、写位置；设置中断为边沿触发，所有的初始化完成后，使能N路中断。

中断服务，且在中断服务中记录遥信状态的相关信息。所述中断服务包括以下流程：

清除中断标记；

循环队列尾指针加1，如尾指针等于M，则尾指针置0。如尾指针等于头指针，则产生溢出，并向系统报错；

记录触发中断的遥信状态信息，包括：当前第n路遥信状态Sn、中断发生的绝对时间Tn(单位为微秒us，距离1970年1月1日的时间)。

获取遥信信息服务，获取N路遥信状态信息的初始状态Si0(0<i≤N)，设置去抖时间T，并通过读取遥信信息服务，返回遥信记录数。如果返回的遥信记录数不为0，则将记录分别追加到对应路遥信记录缓冲区的尾部。预处理N路遥信记录队列信息，如某路遥信相邻记录的遥信状态相同，则删除位置靠后一条，最终得到N路预处理后的遥信记录队列，同一路遥信相邻记录遥信状态不同，预处理后N路遥信记录数为Ii(0<i≤N)。

所述读取遥信信息服务，通过这个服务可以读取中断获取的遥信状态信息。所述读取遥信信息服务包括以下流程：

获取尾指针位置；

如循环队列尾指针与头指针相等，则返回无遥信信息记录；

如循环队列尾指针大于头指针，则返回自头指针起“头指针-尾指针”条遥信信息记录；

如循环队列尾指针小于头指针，则返回自头指针起“M+头指针-尾指针”条遥信信息记录；

将头指针移动至尾指针位置。

最后分辨出有效的遥信变位并记录，其逻辑如下所述。

如果第a路遥信记录条数大于1：

记录该路遥信第2条记录绝对时间Ta2与第1条记录的绝对时间Ta1的差值。如果差值大于去抖时间T，且第1条记录的遥信状态Sa1与该路遥信初始状态Sa0相反，则判断第1条记录的遥信状态变位有效，该路遥信初始状态Sa0取反；如果差值小于或等于去抖时间T，则判断第1条记录的遥信状态变位无效，并将该路遥信信息记录数Ia减1，删除第1条记录，将第2条记录至最后一跳记录同时前移1条记录的空间。

如果第a路遥信记录条数Ia等于1：

如果该路第1条记录的遥信状态Sa1与遥信初始状态Sa0相同，则判断第1条记录的遥信状态变位无效，记录数Ia置0；

如果该路第1条记录的遥信状态Sa1与遥信初始状态Sa0相反，且系统当前时间Ta减去第1条记录的绝对时间Ta1大于去抖时间T时，如果大于去抖时间T的次数ta为0，则将ta加1，如果大于去抖时间T的次数ta为1，则判断第1条记录的遥信状态变位有效，遥信初始状态Sa0取反，将第1条记录置无效，记录数Ia置0，ta置0。

持续执行，直至N路遥信记录均已处理完成。

本发明实施例提出了一种Linux系统下实现百微秒级的遥信SOE的设计方案，通过中断服务，记录遥信状态的相关信息，并通过读取遥信信息服务读取中断获取的遥信状态信息，并进行预处理，然后分辨出有效的遥信变位并记录。本发明通过硬件中断、任务调度结合的方式实现了Linux系统下百微秒级的遥信识别，保证了系统的通用性，提高了遥信SOE的分辨率；在中断服务中，仅读取遥信状态及发生时刻，保证了中断服务的快速响应；当仅有一次有效中断时，采取多次确认“去抖时间”的方法，避免了因其他任务抢占导致的时序不同步问题。

如图3所示，本发明实施例还公开了一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的系统，所述系统包括：

中断初始化模块，用于中断初始化，并在初始化完成后使能N路遥信中断；

中断模块，用于中断服务，记录遥信状态的相关信息；

遥信信息获取模块，用于读取遥信信息服务，通过服务读取中断获取的遥信状态信息，并进行预处理；

遥信变位分辨模块，用于分辨出有效的遥信变位并记录。

所述中断初始化模块实现下述操作：

禁止中断响应；分配N路遥信最大为M条的遥信状态记录循环队列，初始化循环队列的头指针、尾指针，分别指向遥信状态记录的当前读、写位置；设置中断为边沿触发，所有的初始化完成后，使能N路中断。

通过中断模块进行中断服务，且在中断服务中记录遥信状态的相关信息。

所述中断服务包括以下流程：

清除中断标记；

循环队列尾指针加1，如尾指针等于M，则尾指针置0。如尾指针等于头指针，则产生溢出，并向系统报错；

记录触发中断的遥信状态信息，包括：当前第n路遥信状态Sn、中断发生的绝对时间Tn(单位为微秒us，距离1970年1月1日的时间)。

通过遥信信息获取模块获取遥信信息服务：

获取N路遥信状态信息的初始状态Si0(0<i≤N)，设置去抖时间T，并通过读取遥信信息服务，返回遥信记录数。如果返回的遥信记录数不为0，则将记录分别追加到对应路遥信记录缓冲区的尾部。预处理N路遥信记录队列信息，如某路遥信相邻记录的遥信状态相同，则删除位置靠后一条，最终得到N路预处理后的遥信记录队列，同一路遥信相邻记录遥信状态不同，预处理后N路遥信记录数为Ii(0<i≤N)。

所述读取遥信信息服务，通过这个服务可以读取中断获取的遥信状态信息。所述读取遥信信息服务包括以下流程：

获取尾指针位置；

如循环队列尾指针与头指针相等，则返回无遥信信息记录；

如循环队列尾指针大于头指针，则返回自头指针起“头指针-尾指针”条遥信信息记录；

如循环队列尾指针小于头指针，则返回自头指针起“M+头指针-尾指针”条遥信信息记录；

将头指针移动至尾指针位置。

最后通过遥信变位分辨模块分辨出有效的遥信变位并记录，其逻辑如下所述。

如果第a路遥信记录条数大于1：

记录该路遥信第2条记录绝对时间Ta2与第1条记录的绝对时间Ta1的差值。如果差值大于去抖时间T，且第1条记录的遥信状态Sa1与该路遥信初始状态Sa0相反，则判断第1条记录的遥信状态变位有效，该路遥信初始状态Sa0取反；如果差值小于或等于去抖时间T，则判断第1条记录的遥信状态变位无效，并将该路遥信信息记录数Ia减1，删除第1条记录，将第2条记录至最后一跳记录同时前移1条记录的空间。

如果第a路遥信记录条数Ia等于1：

如果该路第1条记录的遥信状态Sa1与遥信初始状态Sa0相同，则判断第1条记录的遥信状态变位无效，记录数Ia置0；

如果该路第1条记录的遥信状态Sa1与遥信初始状态Sa0相反，且系统当前时间Ta减去第1条记录的绝对时间Ta1大于去抖时间T时，如果大于去抖时间T的次数ta为0，则将ta加1，如果大于去抖时间T的次数ta为1，则判断第1条记录的遥信状态变位有效，遥信初始状态Sa0取反，将第1条记录置无效，记录数Ia置0，ta置0。

持续执行，直至N路遥信记录均已处理完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、中断初始化，并在初始化完成后使能N路遥信中断；

S2、中断服务，记录遥信状态的相关信息；

S3、读取遥信信息服务，通过服务读取中断获取的遥信状态信息，并进行预处理；

S4、分辨出有效的遥信变位并记录。

2.根据权利要求1所述的一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法，其特征在于，所述中断初始化包括以下操作：

S101、禁止中断响应；

S102、分配N路遥信最大为M条的遥信状态记录循环队列，初始化循环队列的头指针、尾指针，分别指向遥信状态记录的当前读、写位置；

S103、设置中断为边沿触发。

3.根据权利要求2所述的一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法，其特征在于，所述中断服务包括以下操作：

S201、清除中断标记；

S202、循环队列尾指针加1，如尾指针等于M，则尾指针置0；如尾指针等于头指针，则产生溢出，并向系统报错；

S203、记录触发中断的遥信状态信息。

4.根据权利要求3所述的一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法，其特征在于，所述遥信状态信息包括：当前第n路遥信状态Sn、中断发生的绝对时间Tn。

5.根据权利要求2所述的一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下操作：

S301、获取N路遥信状态信息的初始状态Si0，设置去抖时间T；

S302、读取遥信信息服务，返回遥信记录数；

S303、预处理N路遥信记录队列信息。

6.根据权利要求1所述的一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法，其特征在于，所述读取遥信信息服务包括以下操作：

获取尾指针位置；

如循环队列尾指针与头指针相等，则返回无遥信信息记录；

如循环队列尾指针大于头指针，则返回自头指针起“头指针-尾指针”条遥信信息记录；

如循环队列尾指针小于头指针，则返回自头指针起“M+头指针-尾指针”条遥信信息记录；

将头指针移动至尾指针位置。

7.根据权利要求5所述的一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下操作：

如果第a路遥信记录条数大于1，0<a≤N：

记录该路遥信第2条记录绝对时间Ta2与第1条记录的绝对时间Ta1的差值，如果差值大于去抖时间T，且第1条记录的遥信状态Sa1与该路遥信初始状态Sa0相反，则判断第1条记录的遥信状态变位有效，该路遥信初始状态Sa0取反；如果差值小于或等于去抖时间T，则判断第1条记录的遥信状态变位无效，并将该路遥信信息记录数Ia减1，删除第1条记录，将第2条记录至最后一跳记录同时前移1条记录的空间；

如果第a路遥信记录条数Ia等于1：

如果该路第1条记录的遥信状态Sa1与遥信初始状态Sa0相同，则判断第1条记录的遥信状态变位无效，记录数Ia置0；

如果该路第1条记录的遥信状态Sa1与遥信初始状态Sa0相反，且系统当前时间Ta减去第1条记录的绝对时间Ta1大于去抖时间T时，如果大于去抖时间T的次数ta为0，则将ta加1，如果大于去抖时间T的次数ta为1，则判断第1条记录的遥信状态变位有效，遥信初始状态Sa0取反，将第1条记录置无效，记录数Ia置0，ta置0。

8.一种Linux系统下实现百微秒级遥信SOE的系统，其特征在于，所述系统包括：

中断初始化模块，用于中断初始化，并在初始化完成后使能N路遥信中断；

中断模块，用于中断服务，记录遥信状态的相关信息；

遥信信息获取模块，用于读取遥信信息服务，通过服务读取中断获取的遥信状态信息，并进行预处理；

遥信变位分辨模块，用于分辨出有效的遥信变位并记录。