CN112327782B - 一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路，包括主控电路、外部接口电路及千兆Phy电路，其中主控电路包括PMU电路模块、MCU芯片、校时电路模块、UART电路模块，外部接口电路包括移位寄存器电路模块、网口电路模块，千兆Phy电路包括电源电路模块、高速通信模块。主控电路进行载波机数据的处理与调度，功能明确，减少资源消耗，提高效率，外部接口电路全部由Switch电路引出，芯片引脚定义更清晰，模块化更明显，便于维护，千兆Phy电路利用了Switch芯片上的网络接口，充分利用了Switch芯片的高速接口。本发明调度速度更快，能够适应站外数量众多的节点的频率及通讯调度。

Description

一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路

技术领域

本发明涉及中压配电系统领域，具体涉及一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路。

背景技术

配网自动化终端负责对城域所辖的柱上开关、开闭所、环网柜、配电变压器等进行监控，既要实现FTU、TTU等的三遥功能，又要实现对故障的识别和控制功能，从而配合配网自动化主站及子站实现配网运行中的工况检测、网络重构、优化运行以及网故障时的故障隔离和非故障区域的恢复供电。中压载波作为一种重要的通信方案，承担配网设备的数据传输要求。

中压载波通讯管理机是对中压载波信号进行数据处理并实现与主站通讯的汇集中心。随着10kV线路上配网自动化终端数量的增加及传输数据量的增大，对中压载波设备的通讯速率要求也逐步提高，同样的作为中压载波设备的调度和数据处理中心，中压载波通讯管理机的运行和调度速度也要相应提高，以应对主站对数据实时性的需求。

目前已有设备使用的调度方式通常为485，速度在1.5Mbps以内，而本发明中的电路使用的Switch芯片电路，通信速率能够达到1000Mbps，远高于载波通信速率，能够实现实时调度，当线路上的载波通信选择发生变化时能够快速切换，保持载波的通信效果。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路。相比已有的I2C总线调度的方式，该系统调度速度更快，能够适应站外数量众多的节点的频率及通讯调度。

本发明提供了一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路，所述用于中压载波管理机的Switch芯片数据调度电路包括主控电路、外部接口电路及千兆Phy电路，其中：

Switch芯片，用于实现数据交互和调度通道的功能；

主控电路，用于获取当前线路所有节点的载波通信频率和通信状态，并向Switch芯片发送调度命令，使线路所有节点工作在最佳频率和通信状态下，能够实现所有线路载波节点档案重建，信息获取、状态分析、数据调度、路径重建；

外部接口电路，用于连接上行交换机、另一台中压通信管理机或调试设备，实现与主站的数据交互，与中压通信管理机的级联以拓展载波线路条数，进行中压通信管理机及载波设备调试；

千兆Phy电路，连接中压通信子管理机的主芯片和级联网口，实现与中压通信子管理机的通信和多个中压通信管理机的级联；支持通信速率自适应，根据所连接的端口的通信速率，能够在10M、100M和1000M之间进行自动适配。

Switch芯片分别连接主控模块、外部接口电路和千兆Phy电路。

主控电路包含PMU电路模块、MCU芯片电路、校时电路模块、UART电路模块和电源模块，其中：

PMU电路模块，包含12V转5V电路，用于给集成DCDC芯片供电，12V转3.3V电路，用于给模块中的其余IC芯片供电，5V转多路输出的DCDC电路，用于给MCU供电，该模块为整个主控电路提供电源；使工作更稳定，看门狗复位电路在程序运行异常时能够自动恢复，使用DDR与NorFlash能够运行更快，具备RTC电路能够保证更准确的时钟，使用UART口作为调试接口。应用的AM3352芯片具备RGMII接口，只需要8根接线即可与Switch芯片连接，实现千兆通讯。

MCU芯片电路，包含AM3352芯片及其外围电路，用于数据汇总和系统调度；

校时电路模块，包含电池充放电电路，用于失电时继续计时，时钟芯片电路，用于产生实时时钟用于校时，该模块用于实现所有中压通信子管理机的调度校时；

UART电路模块，包含端口防护电路，防止静电类影响损坏芯片等，该模块用于实现本地调试功能；

电源模块，输入电压为12VDC，输出隔离且带有时序的5V、3.3V、1.8V、1.5V、1.1V直流电压。

进一步的，MCU芯片为AM3352芯片，具有RGMII高速接口，最高支持千兆速率，且具有丰富的I\O接口。

进一步的，校时电路模块，使用8025T芯片加电池的组合，即使中压通信管理机长时间断电，在上电后也能记录精准时间。

进一步的，UART电路模块利用MCU芯片的UART引脚，增加防护TVS管和限流电阻。

外部接口电路包含移位寄存器电路模块、网口电路模块和电源模块，其中：

移位寄存器电路模块，连接Switch芯片LED引脚，再连接至网口电路模块中各个网口的LED控制引脚，实现网口灯的点亮；

网口电路模块，包括主备网口、级联出/入网口、网管网口、调试网口和双路网口，其中：

主备网口，用于连接主站开通的主备用网口通道；

级联出/入网口，用于连接多个中压通信管理机，控制线路的拓展；

网管网口，用于连接主站开通的网口通道，实现载波设备的功能、网络监控；

调试网口，用于中压通信管理机的功能调试；

双路网口，连接Switch芯片，用于将MCU芯片处理后的数据传输至主站并下发主站命令。

千兆Phy电路，包含高速通信模块和电源电路模块，其中：

高速通信模块，连接Switch芯片和MCU芯片，包含速率选择电路，用于指定该电路的通信速率，能够在10M、100M和1000M之间进行自动适配，实现主控电路的调度功能；

电源电路模块，包含12V转3.3V电路，用于给Switch芯片和Phy芯片供电，12V转1.2V电路用于给Phy芯片提供基准电压，12V转1.1V电路，用于给Switch芯片提供内核电压，该模块用于提供电源给Switch和Phy电路。

本发明的有益效果：

本发明所述的一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路，包括主控电路、外部接口电路及千兆Phy电路，主控电路只需要进行载波机数据的处理与调度，不再连接对外接口不负责外部调试工作，功能更明确和直接，减少资源消耗提高效率，外部接口电路全部由Switch电路引出，芯片引脚定义更清晰，模块化更明显，便于维护，千兆Phy电路利用了Switch芯片上的网络接口，充分利用了Switch芯片的高速接口。

附图说明

图1为本发明用于中压管理机的switch芯片数据调度电路框图。

具体实施方式

下面结合附图1及实施例，对本发明做进一步说明，以具体阐述本发明的系统方案。以下实施例仅用于更清楚地说明本发明的系统方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路包括以下部分：

主控电路、外部接口电路及千兆Phy电路，其中主控电路包括PMU电路模块、MCU芯片、校时电路模块、UART电路模块，外部接口电路包括移位寄存器电路模块、网口电路模块，千兆Phy电路包括电源电路模块、高速通信模块。

所述主控电路有PMU电路模块，通过MCU芯片获取Switch芯片传输来的数据后进行分析，通过校时电路模块统一每一个子管理机模块的时间，调度子管理机模块的工作状态，另外主控电路具备UART电路模块用于本地调试。其中：

所述主控电路要求输入电压为12VDC，输出隔离且带有时序的5V、3.3V、1.8V、1.5V、1.1V直流电压。

所述主控电路MCU芯片采用AM3352，具有RGMII高速接口，最高支持千兆速率，且具有丰富的I\O接口。

所述主控电路校时电路模块，使用8025T芯片加电池的组合，即使管理机长时间断电，在上电后也能记录精准时间，实现所有子管理机模块的调度校时。

所述所述主控电路UART电路模块利用MCU芯片的UART引脚，增加防护TVS管和限流电阻，实现本地调试功能。

所述外部接口电路通过内部集成网络变压器的双路网口与Switch芯片连接，网口将MCU调度处理后的数据传输至主站并下发主站的命令，Switch芯片通过LED引脚与移位寄存器电路模块连接，再连接至网口的LED等控制引脚，实现网口等的点亮。

所述千兆Phy电路具备单独的电源模块，利用高速通信模块连接子管理机模块的MCU与Switch芯片，实现主控电路的调度功能。

本发明的一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路具体工作如下：

多个子管理机模块连接上应用了中压通信设备线路的主机；

子管理机模块获取到各自线路上设备的频点、数量和运行状态数据；

千兆Phy电路将上述数据信息分时发送给Switch芯片；

主控芯片电路接收到根据Switch芯片传输来的每条线路上设备的频率、数量和运行情况进行判断和工作调度，实现所有线路上设备的最优化运行；

外部接口电路通过网线将子管理机模块经Switch芯片传输来的数据上传至主站，并接收主站的命令发送给对应的子管理机模块，实现数据的交互；

本实施例中，利用现场实际运行对本发明中的一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路进行了测试验证。利用用于中压载波管理机的Switch芯片数据调度电路实现了5条线路50个节点的运行调度，使所有的载波通信设备工作在了最佳的状态，且速度很快。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路，其特征在于，包括Switch芯片、主控电路、外部接口电路及千兆Phy电路，其中：

Switch芯片，用于实现数据交互和调度通道的功能；

主控电路，用于获取当前线路所有节点的载波通信频率和通信状态，并向Switch芯片发送调度命令，使线路所有节点工作在最佳频率和通信状态下，能够实现所有线路载波节点档案重建，信息获取、状态分析、数据调度、路径重建；

外部接口电路，用于连接上行交换机、另一台中压通信管理机或调试设备，实现与主站的数据交互，与中压通信管理机的级联以拓展载波线路条数，进行中压通信管理机及载波设备调试；

千兆Phy电路，连接中压通信子管理机的主芯片和级联网口，实现与中压通信子管理机的通信和多个中压通信管理机的级联；

Switch芯片分别连接主控模块、外部接口电路和千兆Phy电路。

2.根据权利要求1所述的一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路，其特征在于，所述主控电路包含PMU电路模块、MCU芯片电路、校时电路模块、UART电路模块和电源模块，其中：

PMU电路模块，包含12V转5V电路，用于给集成DCDC芯片供电，12V转3.3V电路，用于给模块中的其余IC芯片供电，5V转多路输出的DCDC电路，用于给MCU供电，该模块为整个主控电路提供电源；

MCU芯片电路，包含AM3352芯片及其外围电路，用于数据汇总和系统调度；

校时电路模块，包含电池充放电电路，用于失电时继续计时，时钟芯片电路，用于产生实时时钟用于校时，该模块用于实现所有中压通信子管理机的调度校时；

UART电路模块，包含端口防护电路，防止静电类影响损坏芯片等，该模块用于实现本地调试功能；

电源模块，输入电压为12VDC，输出隔离且带有时序的5V、3.3V、1.8V、1.5V、1.1V直流电压。

3.根据权利要求2所述的一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路，其特征在于，所述MCU芯片为AM3352芯片，具有RGMII高速接口，最高支持千兆速率，且具有丰富的I\O接口。

4.根据权利要求2所述的一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路，其特征在于，所述校时电路模块，使用8025T芯片加电池的组合，即使中压通信管理机长时间断电，在上电后也能记录精准时间。

5.根据权利要求2所述的一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路，其特征在于，所述UART电路模块利用MCU芯片的UART引脚，增加防护TVS管和限流电阻。

6.根据权利要求1所述的一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路，其特征在于，所述外部接口电路包含移位寄存器电路模块、网口电路模块和电源模块，其中：

移位寄存器电路模块，连接Switch芯片LED引脚，再连接至网口电路模块中各个网口的LED控制引脚，实现网口灯的点亮；

网口电路模块，包括主备网口、级联出/入网口、网管网口、调试网口和双路网口，其中：

主备网口，用于连接主站开通的主备用网口通道；

级联出/入网口，用于连接多个中压通信管理机，控制线路的拓展；

网管网口，用于连接主站开通的网口通道，实现载波设备的功能、网络监控；

调试网口，用于中压通信管理机的功能调试；

双路网口，连接Switch芯片，用于将MCU芯片处理后的数据传输至主站并下发主站命令。

7.根据权利要求1所述的一种用于中压管理机的switch芯片数据调度电路，其特征在于，所述千兆Phy电路，包含高速通信模块和电源电路模块，其中：

高速通信模块，连接Switch芯片和MCU芯片，包含速率选择电路，用于指定该电路的通信速率，能够在10M、100M和1000M之间进行自动适配，实现主控电路的调度功能；

电源电路模块，包含12V转3.3V电路，用于给Switch芯片和Phy芯片供电，12V转1.2V电路用于给Phy芯片提供基准电压，12V转1.1V电路，用于给Switch芯片提供内核电压，该模块用于提供电源给Switch和Phy电路。

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