CN114389918A - 一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置 - Google Patents

一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114389918A
CN114389918A CN202111450165.5A CN202111450165A CN114389918A CN 114389918 A CN114389918 A CN 114389918A CN 202111450165 A CN202111450165 A CN 202111450165A CN 114389918 A CN114389918 A CN 114389918A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hardware
platform
domestic
chip
software
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202111450165.5A
Other languages
English (en)
Inventor
贾依霖
李松涛
赵瑜
王顺江
杨名
贺欢
罗桓桓
崔迪
金宜放
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anshan Power Supply Co Of State Grid Liaoning Electric Power Co
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Anshan Power Supply Co Of State Grid Liaoning Electric Power Co
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anshan Power Supply Co Of State Grid Liaoning Electric Power Co, State Grid Corp of China SGCC, State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd filed Critical Anshan Power Supply Co Of State Grid Liaoning Electric Power Co
Priority to CN202111450165.5A priority Critical patent/CN114389918A/zh
Publication of CN114389918A publication Critical patent/CN114389918A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/66Arrangements for connecting between networks having differing types of switching systems, e.g. gateways
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/44Arrangements for executing specific programs
    • G06F9/4401Bootstrapping
    • G06F9/4411Configuring for operating with peripheral devices; Loading of device drivers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Computer And Data Communications (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置,首先分析现有数据通信网关机硬件平台的两种架构,在不修改产品硬件架构设计的情况下快速替换国产化芯片,分析在不同国产芯片组合方案下的数据通信网关硬件平台性能,构建适用于变电站软硬件解耦数据通信网关机的通用平台架构,其次分析适应于高集成度芯片的驱动技术,提出硬件模块自识别技术及柔性总线设计技术,提出支持多种芯片方案的底层平台快捷部署方案,最后针对国产芯片方案的国产硬件架构,基于软件定义的方式开展操作系统和应用系统软件的移植适配方案,网关机数据从非国产网关机快速迁移到基于国产芯片的网关机上运行,完成国内变电站数据通讯发展时期的平稳过渡。

Description

一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置
技术领域
本发明涉及数据传输技术领域,尤其涉及一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置。
背景技术
变电站自动化是电网实现测量和控制的基础,汇聚了大量现代信息、通信和控制技术成果,实现对变电站一二次设备的自动监视、测量、控制以及与调度通信等综合性的自动化功能。自上世纪80年代开启国产化进程以来,变电站自动化技术发展迅速。在不到30年的时间里,先后跨越集中式到分布式,面向功能设计到面向间隔和对象设计,变电站综合自动化、数字化变电站到智能变电站的发展过程,实现了由“跟随者”到“引领者”的转变。目前国家电网公司在运变电站自动化系统4万余套,全部实现国产化,有力支撑了两个“一流”的建设。
由于采用了平台化和模块化开发模式,大量应用高性能处理器、数字信号处理芯片(DSP)、高速数据采集系统、嵌入式实时操作系统、可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等先进技术,目前国产设备的硬件处理能力已领先于国外厂商。然而半导体制造业和基础软件的短板导致我们始终面临被“卡脖子”的风险。变电站自动化数据通讯网关产品95%以上依赖进口芯片,且需求量十分巨大,一旦供应链断裂,将造成整个电力产业的巨大损失,变电站的数据通讯出现重大事故。
发明内容
本发明提供了一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置,逐步实现国内变电站数据通讯的平稳过渡,避免了进口芯片供应链断裂而变电站数据通信发生重大事故的产生。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置,按如下步骤进行;
步骤1、分析现有数据通信网关机硬件平台的两种架构,在不修改产品硬件架构设计的情况下快速替换国产化芯片,分析在不同国产芯片组合方案下的数据通信网关硬件平台性能,构建适用于变电站软硬件解耦数据通信网关机的通用平台架构。
步骤2、分析适应于高集成度芯片的驱动技术,提出硬件模块自识别技术及柔性总线设计技术,提出支持多种芯片方案的底层平台快捷部署方案。
步骤3、针对国产芯片方案的国产硬件架构,基于软件定义的方式开展操作系统和应用系统软件的移植适配方案,网关机数据从非国产网关机快速迁移到基于国产芯片的网关机上运行。
根据步骤1,所述的数据通信网关机硬件平台的两种架构之一围绕多板卡扩展和芯片集成,基于CPU、SoC、MCU、MPU等集成处理器芯片的性能及特性指标展开分析,将CPU芯片、FPGA、PHY等芯片组合形成一块数据处理板,多块处理板之间通过各类总线互联互通,可按照业务需求灵活扩展板卡,比如CPU和FPGA组合使用,通过以太网、HTM0/1、CAN1/RS485和CAN2与MCU电源/开入插件、MCU智能开入开出槽和COM插件进行数据互通,网关使用包括CPU、存储、通信、USB接口、显示接口、UART、FPGA(带PCIE接口)等可以与主流网关硬件兼容的国产芯片,兼顾CPU和FPGA、SATA、PCIE等接口适配性;
所述的数据通信网关机硬件平台的两种架构之一,基于工业嵌入式也可以国产处理器一般和载板芯片组配套供应,载板芯片组通过SATA、PCIE等标准接口能与其它关键芯片设备共同搭建实现通用工业计算机硬件平台;根据目前变电技术发展需要及实际智应用的各项指标,确定平台的主要性能和技术指标,制定整体硬件方案;其次结合目前硬件技术,确定各种核心器件的选型,设计通用硬件平台;再根据目前主流的机箱及装置需要,设计装置结构,通过虚拟抽象层实现了硬件和软件的分离和解耦,即所有的软件和应用开发者只需根据操作系统提供的编程接口,开发出的应用软件就可以运行在所有基于该操作系统的设备上,而无需考虑设备中各类硬件配置,而硬件层的解耦则需要通过标准化接口技术来实现,在充分考虑网关通用性能需求的基础上,按照硬件各模块对平台进行分层分区规划。
根据步骤2,所述的支持多种芯片方案的底层平台快捷部署方案,设备驱动层通过设备列表管理,为各种类型的设备提供统一的接入接口,为应用层提供统一的设备访问接口,软件平台通过驱动抽象层隔离应用层与设备层,上层应用不受底层硬件和驱动的变化影响,面向设备元件开发驱动程序,驱动程序除提供设备元件的读写接口函数外,还提供了设备元件的注册接口函数。同时,将设备元件的标识、参数离出来,定义为设备树节点,在具体应用时,利用标识识别设备元件,参数适配具体应用场景,面向设备元件开发驱动程序,如以太网、UART、MIDO总线、SPI总线、CAN总线等,积累成驱动程序库,此外,通过统一管理的驱动管理程序,为设备元件的驱动程序提供的安装和注册接口;根据网关设备的硬件选型配置不同,过区分不同应用场景,综合功能、性能、成本等因素,在插件尺寸、功能定义、外部端子、内部接口、自动识别等方面进行标准化接口设计,所有功能板卡的内部通信接口一致,通过制定的标准化背板端子,板卡的背板端子定义遵守标准化背板端子定义,同时不同功能板卡可以灵活地从标准背板端子定义方案中选取本板卡所需的端子定义,实现灵活匹配和自动识别,将外部模块通过I2C、串口、网口、CAN、高速口和SPI接口连接FPGA,FPGA与CPU2和CPU1组合使用,构成总线交换机;基于开放的网关硬件平台中,每个层次包含有实现各自功能标准接口,层次间的功能模块调用则是通过API接口。
所述的驱动和操作系统层为通用公共服务层提供了许多API接口,公共服务层又为应用层提供了各种必要的应用程序编程接口,这些接口为应用软件提供服务调用接口,相互之间基本没有逻辑关系,项目通过标准化接口的设计方法,基于修改通信配置来灵活适配装置硬件板卡的变化,还可以提高软件平台的柔性设计水平,从而达到支持多芯片方案的底层平台快捷部署;基于底层平台硬件模块还采用互联技术,模块的互联技术主要是通过设定平台中的统一配置接口标准,由平台中的管理插件给各个初始化的其它插件进行设置和目标配置的下装。平台插件初始化完成后,管理插件通过背板总线完成同步服务的请求发送,非管理插件通过同步服务完成数据同步服务配置,基于同步服务功能开展模块间信息交互的业务。
根据步骤3,所述的基于软件定义的方式开展操作系统和应用系统软件的移植适配方案,将软件模块化,把数据和过程分为相互独立的实体,即所谓的“程序=数据结构+算法”的概念,此外面向对象封装的设计方法的引入,通过将数据和对数据的操作封装到一起成为一个与现实世界中真实实体相对应的“软件实体”。基础软件模块的设计为了提高程序代码的可重用性,增加软件的扩展性,最终实现业务应用与编程语言和操作系统的无关性,进而达到便捷移植效果;在完成底层驱动封装技术基础上,应用软件移植需要将功能进行模块化,可便捷的将整套运行环境部署进行打包迁移,因此需要采用更加先进的技术支持这一需求,借鉴虚拟化重定向技术思路来设计应用软件与操作系统管理分离方法,与传统的虚拟化技术区别在于,重定向技术需要将程序调用动态库进行重新定向映射,并基于该接口将应用所需要的相关源码、依赖库、环境配置等进行虚拟,从而进一步将软件与硬件依赖相分离。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)利用国产芯片搭建数据通信网关机的通用平台架构,完成国产芯片的变电站数据通信网关装置的替换;
2)保障变电站数据通信网关装置的平稳过渡,保障数据的顺畅通信。
附图说明
图1是本发明总体架构示意图。
图2是本发明所述数据通信网关硬件架构示意图。
图3是本发明所述数据通信网关驱动流程示意图。
图4是本发明所述基于底层平台的硬件模块互联示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
见图1,是本发明的结构示意图。本发明一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置,按如下步骤进行;
步骤1、分析现有数据通信网关机硬件平台的两种架构,在不修改产品硬件架构设计的情况下快速替换国产化芯片,分析在不同国产芯片组合方案下的数据通信网关硬件平台性能,构建适用于变电站软硬件解耦数据通信网关机的通用平台架构。
步骤2、分析适应于高集成度芯片的驱动技术,提出硬件模块自识别技术及柔性总线设计技术,提出支持多种芯片方案的底层平台快捷部署方案。
步骤3、针对国产芯片方案的国产硬件架构,基于软件定义的方式开展操作系统和应用系统软件的移植适配方案,网关机数据从非国产网关机快速迁移到基于国产芯片的网关机上运行。
根据步骤1,所述的数据通信网关机硬件平台的两种架构之一围绕多板卡扩展和芯片集成,包括接口适配、硬件总线、冗余通信、CPU、FPGA和PHY,基于CPU、SoC、MCU、MPU等集成处理器芯片的性能及特性指标展开分析,将CPU芯片、FPGA、PHY等芯片组合形成一块数据处理板,多块处理板之间通过各类总线互联互通,可按照业务需求灵活扩展板卡,比如CPU和FPGA组合使用,通过以太网、HTM0/1、CAN1/RS485和CAN2与MCU电源/开入插件、MCU智能开入开出槽和COM插件进行数据互通,网关使用包括CPU、存储、通信、USB接口、显示接口、UART、FPGA(带PCIE接口)等可以与主流网关硬件兼容的国产芯片,兼顾CPU和FPGA、SATA、PCIE等接口适配性;
所述的数据通信网关机硬件平台的两种架构之一,基于工业嵌入式,,即基于载板的芯片集成,分为集成芯片、扩展接口、载板设计SoC、PCIE和DDRSPI,也可以国产处理器通过FSB和载板芯片组配套供应,载板芯片组通过SATA、PCIE、VGA、USB、DDR、SPI和IIC接口与内存、FPGA、VGA设备、USB设备、BIOS和EEPROM设备共同搭建实现通用工业计算机硬件平台;根据目前变电技术发展需要及实际智应用的各项指标,确定平台的主要性能和技术指标,制定整体硬件方案;其次结合目前硬件技术,确定各种核心器件的选型,设计通用硬件平台;再根据目前主流的机箱及装置需要,设计装置结构,通过虚拟抽象层实现了硬件和软件的分离和解耦,即所有的软件和应用开发者只需根据操作系统提供的编程接口,开发出的应用软件就可以运行在所有基于该操作系统的设备上,而无需考虑设备中各类硬件配置,而硬件层的解耦则需要通过标准化接口技术来实现,在充分考虑网关通用性能需求的基础上,按照硬件各模块对平台进行分层分区规划。
通过分析国产芯片参数找到可替代国产器件,主要硬件选择天津飞腾FT-2000A/4,内存为紫光HXB(I)15H4G160AF-19F,UART为芯力特的SIT3232EESE,USB为威锋电子的VL805,FPGA选择上海复旦微电子带PCIE接口的,MCU为兆易创新的GD32F系列;基于开放硬件平台的数据通信网关硬件架构为,CPLD时序I/O控制连接UART0、UART1通信口、GPIO4I4O、RTC、看门口,再通过IO/UART/IIC与飞腾CPU连接,飞腾CPU通过DDR31600与紫光SODIMM内存插槽连接,通过PCle与PCle插槽*Slot插座和安华高PCleSwitch连接,安华高PCleSwitch通过PCle连接瑞萨PLle-USB、INTELi210、祥硕PCle-SATA、和慧荣2DGPU,瑞萨PLle-USB连接USB0-22.0、USB3-42.0,INTELi210连接ETH0-5,祥硕PCle-SATA连接SATA0、SATA1、mSATA,并通过慧荣2DGPU与VGA接口连接,PCle插槽*Slot插座连接扩展网络与串口。
根据步骤2,所述的支持多种芯片方案的底层平台快捷部署方案,设备驱动层通过设备列表管理,为各种类型的设备提供统一的接入接口,为应用层提供统一的设备访问接口,软件平台通过驱动抽象层隔离应用层与设备层,上层应用不受底层硬件和驱动的变化影响,面向设备元件开发驱动程序,驱动程序除提供设备元件的读写接口函数外,还提供了设备元件的注册接口函数。同时,将设备元件的标识、参数离出来,定义为设备树节点,在具体应用时,利用标识识别设备元件,参数适配具体应用场景,面向设备元件开发驱动程序,如以太网、UART、MIDO总线、SPI总线、CAN总线等,积累成驱动程序库,此外,通过统一管理的驱动管理程序,为设备元件的驱动程序提供的安装和注册接口;根据网关设备的硬件选型配置不同,过区分不同应用场景,综合功能、性能、成本等因素,在插件尺寸、功能定义、外部端子、内部接口、自动识别等方面进行标准化接口设计,所有功能板卡的内部通信接口一致,通过制定的标准化背板端子,板卡的背板端子定义遵守标准化背板端子定义,同时不同功能板卡可以灵活地从标准背板端子定义方案中选取本板卡所需的端子定义,实现灵活匹配和自动识别,将外部模块通过I2C、串口、网口、CAN、高速口和SPI接口连接FPGA,FPGA与CPU2和CPU1组合使用,构成总线交换机;基于开放的网关硬件平台中,每个层次包含有实现各自功能标准接口,层次间的功能模块调用则是通过API接口;
所述的数据通信网关驱动技术,首先搭建硬件结构然后将数据传输至软件结构的操作系统中,操作系统包括进程管理和内存管理,块设备驱动向磁盘/Flash文件系统上传,再上传至Linux文件系统,字符设备驱动也上上传至Linux文件系统,网络设备驱动通过TCP/IP传输套接字,操作系统内信息再通过LINUX系统调用接口,直接上传至用户应用程序,或者调用C库进入用户应用程序,完成数据通信网关驱动过程。
所述的驱动和操作系统层为通用公共服务层提供了许多API接口,公共服务层又为应用层提供了各种必要的应用程序编程接口,这些接口为应用软件提供服务调用接口,相互之间基本没有逻辑关系,项目通过标准化接口的设计方法,基于修改通信配置来灵活适配装置硬件板卡的变化,还可以提高软件平台的柔性设计水平,从而达到支持多芯片方案的底层平台快捷部署;基于底层平台硬件模块还采用互联技术,模块的互联技术主要是通过设定平台中的统一配置接口标准,由平台中的管理插件给各个初始化的其它插件进行设置和目标配置的下装。平台插件初始化完成后,管理插件通过背板总线完成同步服务的请求发送,非管理插件通过同步服务完成数据同步服务配置,基于同步服务功能开展模块间信息交互的业务,底层平台通过API函数与网关模块、驱动模块和应用程序双向传输,通过通信命令、API函数与人机接口和NPI模块双向传输。
根据步骤3,所述的基于软件定义的方式开展操作系统和应用系统软件的移植适配方案,将软件模块化,把数据和过程分为相互独立的实体,即所谓的“程序=数据结构+算法”的概念,此外面向对象封装的设计方法的引入,通过将数据和对数据的操作封装到一起成为一个与现实世界中真实实体相对应的“软件实体”。基础软件模块的设计为了提高程序代码的可重用性,增加软件的扩展性,最终实现业务应用与编程语言和操作系统的无关性,进而达到便捷移植效果;在完成底层驱动封装技术基础上,应用软件移植需要将功能进行模块化,可便捷的将整套运行环境部署进行打包迁移,因此需要采用更加先进的技术支持这一需求,借鉴虚拟化重定向技术思路来设计应用软件与操作系统管理分离方法,与传统的虚拟化技术区别在于,重定向技术需要将程序调用动态库进行重新定向映射,并基于该接口将应用所需要的相关源码、依赖库、环境配置等进行虚拟,从而进一步将软件与硬件依赖相分离。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
如图1所示,一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置,按如下步骤进行:
步骤1、分析现有数据通信网关机硬件平台的两种架构,在不修改产品硬件架构设计的情况下快速替换国产化芯片,分析在不同国产芯片组合方案下的数据通信网关硬件平台性能,构建适用于变电站软硬件解耦数据通信网关机的通用平台架构。
步骤2、分析适应于高集成度芯片的驱动技术,提出硬件模块自识别技术及柔性总线设计技术,提出支持多种芯片方案的底层平台快捷部署方案。
步骤3、针对国产芯片方案的国产硬件架构,基于软件定义的方式开展操作系统和应用系统软件的移植适配方案,网关机数据从非国产网关机快速迁移到基于国产芯片的网关机上运行。
所述的现有通用数据通信网关机硬件平台的两种架构为基于芯片组合的多板卡扩展方案,包括接口适配、硬件总线、冗余通信、CPU、FPGA和PHY,另一种为基于载板的芯片集成部署方案,包括集成芯片、扩展接口、载板设计、SoC、PCIE和DDRSPI,构成基于开放硬件平台的数据通信网关硬件架构;以国产芯片为基础,设计包括模块自识别及柔性总线和平台驱动技术并适应于软件解耦架构的元器件驱动,其过程为从标准背板到扩展设计,到标准接口,到端子设计,到处理器架构、到寄存器操作,再到策略模块,最后到接口抽象;最后进行软件部署,将应用软件在国产处理器平台进行移植适配,其中包括驱动封装、进程沙箱、软件定义和虚拟化重定向,对象定位到虚拟映射,再到操作模拟,最终构成基于国产芯片的数据通信网关架构。

Claims (4)

1.一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置,其特征在于,按如下步骤进行;
步骤1、分析现有数据通信网关机硬件平台的两种架构,在不修改产品硬件架构设计的情况下快速替换国产化芯片,分析在不同国产芯片组合方案下的数据通信网关硬件平台性能,构建适用于变电站软硬件解耦数据通信网关机的通用平台架构。
步骤2、分析适应于高集成度芯片的驱动技术,提出硬件模块自识别技术及柔性总线设计技术,提出支持多种芯片方案的底层平台快捷部署方案。
步骤3、针对国产芯片方案的国产硬件架构,基于软件定义的方式开展操作系统和应用系统软件的移植适配方案,网关机数据从非国产网关机快速迁移到基于国产芯片的网关机上运行。
2.根据权利要求1所述的基于国产芯片的变电站数据通信网关装置,其特征在于,根据步骤1,所述的数据通信网关机硬件平台的两种架构之一围绕多板卡扩展和芯片集成,基于CPU、SoC、MCU、MPU等集成处理器芯片的性能及特性指标展开分析,将CPU芯片、FPGA、PHY等芯片组合形成一块数据处理板,多块处理板之间通过各类总线互联互通,可按照业务需求灵活扩展板卡,比如CPU和FPGA组合使用,通过以太网、HTM0/1、CAN1/RS485和CAN2与MCU电源/开入插件、MCU智能开入开出槽和COM插件进行数据互通,网关使用包括CPU、存储、通信、USB接口、显示接口、UART、FPGA(带PCIE接口)等可以与主流网关硬件兼容的国产芯片,兼顾CPU和FPGA、SATA、PCIE等接口适配性;
所述的数据通信网关机硬件平台的两种架构之一,基于工业嵌入式也可以国产处理器一般和载板芯片组配套供应,载板芯片组通过SATA、PCIE等标准接口能与其它关键芯片设备共同搭建实现通用工业计算机硬件平台;根据目前变电技术发展需要及实际智应用的各项指标,确定平台的主要性能和技术指标,制定整体硬件方案;其次结合目前硬件技术,确定各种核心器件的选型,设计通用硬件平台;再根据目前主流的机箱及装置需要,设计装置结构,通过虚拟抽象层实现了硬件和软件的分离和解耦,即所有的软件和应用开发者只需根据操作系统提供的编程接口,开发出的应用软件就可以运行在所有基于该操作系统的设备上,而无需考虑设备中各类硬件配置,而硬件层的解耦则需要通过标准化接口技术来实现,在充分考虑网关通用性能需求的基础上,按照硬件各模块对平台进行分层分区规划。
3.根据权利要求1所述的基于国产芯片的变电站数据通信网关装置,其特征在于,根据步骤2,所述的支持多种芯片方案的底层平台快捷部署方案,设备驱动层通过设备列表管理,为各种类型的设备提供统一的接入接口,为应用层提供统一的设备访问接口,软件平台通过驱动抽象层隔离应用层与设备层,上层应用不受底层硬件和驱动的变化影响,面向设备元件开发驱动程序,驱动程序除提供设备元件的读写接口函数外,还提供了设备元件的注册接口函数。同时,将设备元件的标识、参数离出来,定义为设备树节点,在具体应用时,利用标识识别设备元件,参数适配具体应用场景,面向设备元件开发驱动程序,如以太网、UART、MIDO总线、SPI总线、CAN总线等,积累成驱动程序库;此外,通过统一管理的驱动管理程序,为设备元件的驱动程序提供的安装和注册接口,根据网关设备的硬件选型配置不同,过区分不同应用场景,综合功能、性能、成本等因素,在插件尺寸、功能定义、外部端子、内部接口、自动识别等方面进行标准化接口设计,所有功能板卡的内部通信接口一致,通过制定的标准化背板端子,板卡的背板端子定义遵守标准化背板端子定义,同时不同功能板卡可以灵活地从标准背板端子定义方案中选取本板卡所需的端子定义,实现灵活匹配和自动识别,将外部模块通过I2C、串口、网口、CAN、高速口和SPI接口连接FPGA,FPGA与CPU2和CPU1组合使用,构成总线交换机;基于开放的网关硬件平台中,每个层次包含有实现各自功能标准接口,层次间的功能模块调用则是通过API接口。
所述的驱动和操作系统层为通用公共服务层提供了许多API接口,公共服务层又为应用层提供了各种必要的应用程序编程接口,这些接口为应用软件提供服务调用接口,相互之间基本没有逻辑关系,项目通过标准化接口的设计方法,基于修改通信配置来灵活适配装置硬件板卡的变化,还可以提高软件平台的柔性设计水平,从而达到支持多芯片方案的底层平台快捷部署;基于底层平台硬件模块还采用互联技术,模块的互联技术主要是通过设定平台中的统一配置接口标准,由平台中的管理插件给各个初始化的其它插件进行设置和目标配置的下装。平台插件初始化完成后,管理插件通过背板总线完成同步服务的请求发送,非管理插件通过同步服务完成数据同步服务配置,基于同步服务功能开展模块间信息交互的业务。
4.根据权利要求1所述的基于国产芯片的变电站数据通信网关装置,其特征在于,根据步骤3,所述的基于软件定义的方式开展操作系统和应用系统软件的移植适配方案,将软件模块化,把数据和过程分为相互独立的实体,即所谓的“程序=数据结构+算法”的概念,此外面向对象封装的设计方法的引入,通过将数据和对数据的操作封装到一起成为一个与现实世界中真实实体相对应的“软件实体”。基础软件模块的设计为了提高程序代码的可重用性,增加软件的扩展性,最终实现业务应用与编程语言和操作系统的无关性,进而达到便捷移植效果;在完成底层驱动封装技术基础上,应用软件移植需要将功能进行模块化,可便捷的将整套运行环境部署进行打包迁移,因此需要采用更加先进的技术支持这一需求,借鉴虚拟化重定向技术思路来设计应用软件与操作系统管理分离方法,与传统的虚拟化技术区别在于,重定向技术需要将程序调用动态库进行重新定向映射,并基于该接口将应用所需要的相关源码、依赖库、环境配置等进行虚拟,从而进一步将软件与硬件依赖相分离。
CN202111450165.5A 2021-12-01 2021-12-01 一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置 Withdrawn CN114389918A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111450165.5A CN114389918A (zh) 2021-12-01 2021-12-01 一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111450165.5A CN114389918A (zh) 2021-12-01 2021-12-01 一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114389918A true CN114389918A (zh) 2022-04-22

Family

ID=81195600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111450165.5A Withdrawn CN114389918A (zh) 2021-12-01 2021-12-01 一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114389918A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115033230A (zh) * 2022-06-27 2022-09-09 中国电力科学研究院有限公司 嵌入式硬件平台的驱动程序生成方法、装置、设备及介质
CN117421257A (zh) * 2023-10-24 2024-01-19 上海合芯数字科技有限公司 一种内存条的初始化方法、装置、设备及存储介质
CN117971749A (zh) * 2024-04-01 2024-05-03 南京天创电子技术有限公司 基于分布式架构虚拟总线技术的业务控制系统及架构方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115033230A (zh) * 2022-06-27 2022-09-09 中国电力科学研究院有限公司 嵌入式硬件平台的驱动程序生成方法、装置、设备及介质
CN115033230B (zh) * 2022-06-27 2024-02-27 中国电力科学研究院有限公司 嵌入式硬件平台的驱动程序生成方法、装置、设备及介质
CN117421257A (zh) * 2023-10-24 2024-01-19 上海合芯数字科技有限公司 一种内存条的初始化方法、装置、设备及存储介质
CN117971749A (zh) * 2024-04-01 2024-05-03 南京天创电子技术有限公司 基于分布式架构虚拟总线技术的业务控制系统及架构方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114389918A (zh) 一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置
CN108023952B (zh) 一种基于云雾结合的模块化物联网应用快速构建平台
CN102520912B (zh) 多内核动态配置发现方法及其微处理器
CN205176829U (zh) 一种测试配置多种通讯协议的系统芯片的测试系统
Durand et al. Euroserver: Energy efficient node for european micro-servers
CN101650548A (zh) 数字化变电站对时装置
Lee et al. Implementation of a KNX-ZigBee gateway for home automation
CN102801818B (zh) 基于ZigBee技术的传感器通用接口采集系统
CN113028603B (zh) 一种应用于中央空调系统的设备监测系统
CN113254296B (zh) 芯片slt测试的软件实现方法及系统
CN103048984A (zh) 多通道arinc700总线监控装置及实现方法
CN103558812B (zh) 基于fpga和arm的mvb网络四类设备网卡
CN109542450A (zh) 智能变电站过程层智能组件实现方法及装置
CN1567114A (zh) 无线局域网现场总线网络控制站
CN110262346A (zh) 一种具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台
CN100437513C (zh) 实现自动测试的方法与系统
CN104699055A (zh) 一种现场总线控制器及方法
CN102981827A (zh) 一种基于中间件的显示界面数据处理方法及平台
CN108845964A (zh) 一种基于um-bus总线的cps主节点动态识别方法
CN103560938A (zh) 一种工业以太网与hart总线协议转换板卡
US20100198781A1 (en) Plc having communication function
CN117156645B (zh) 拼接灯具及其控制器和灯效播放方法、装置
CN208227066U (zh) 一种模块化智能变电站网络交换机
CN103677917A (zh) 基于fpga重配置技术的可定制嵌入式处理系统
CN111597022B (zh) 一种自动融合多专业业务功能的融合系统及融合方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20220422

WW01 Invention patent application withdrawn after publication