CN205681458U - 一种基于arm9架构的电力规约转换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于ARM9架构的电力规约转换装置，包括机壳，机壳内设有主板，主板包括核心单元和外围接口电路，机壳上安装的物理接口通过排线与外围接口电路的插座相连，其特征在于：核心单元由S3C2410X处理器、电源和复位电路、时钟电路、SDRAM数据存储器、NAND FLASH程序存储器构成，外围接口电路由NOR FLASH存储器、串行通讯接口、以太网接口、液晶显示屏接口和键盘接口构成；机壳外设有液晶显示屏和键盘。克服现有电力规约转换装置的性能、体积、功耗之间无法有效平衡的问题，汇集高性能、低功耗、体积小、多端口、多线程等特点于一身。
Description
技术领域
本实用新型涉及高性能电力调度自动化系统远动规约(CDT循环式规约与IEC60870-5-104规约)转换装置,特别是一种基于ARM9架构的电力规约转换装置。
背景技术
电力系统是一个庞大的、复杂的系统，系统中各种设备呈现出多厂商、多规约、新老并存的特点。由于电力通信规约种类繁多(CDT92、IEC60870-5-101、IEC60870-5-102、IEC60870-5-104、DNP3等)，不同厂商的电力设备采用的通信规约常常互不相同。虽然国际上已经制定了统一的电力设备通讯规约标准，但正是由于新老设备的共存，电力设备通讯规约不兼容的问题还将长期存在。为解决电力调度自动化系统中自动化主站与厂站老设备之间存在的规约不兼容问题，尤其是解决最常见的调度主站使用的IEC60870-5-104远动规约(以下简称IEC104规约)与厂站设备使用的CDT循环式远动规约之间的通讯互转问题，通常采用CDT规约与104规约转换装置。
现有的CDT规约与104规约转换装置，通常采用51系列单片机或工控计算机作为系统的硬件平台。基于51系列单片机开发的规约转换装置，虽然体积小、功耗低、易安装，但其处理性能成为规约转换的瓶颈，规约转换代码基于低级语言(汇编语言)编写，工作量巨大；而采用工控计算机作为系统硬件平台的电力规约转换装置其性能强劲，但体积大、功耗高、不利于安装部署。
发明内容
本实用新型的目的是为了提供一种克服现有电力规约转换装置的性能、体积、功耗之间无法有效平衡的问题的基于ARM9架构的电力规约转换装置，汇集高性能、低功耗、体积小、多端口、多线程等特点于一身。
本实用新型的技术方案是：
一种基于ARM9架构的电力规约转换装置，包括机壳，机壳内设有主板，主板包括核心单元和外围接口电路，机壳上安装的物理接口通过排线与外围接口电路的插座相连，其特征在于：所述核心单元由S3C2410X处理器、与S3C2410X处理器分别相连的电源和复位电路、时钟电路、SDRAM数据存储器、NAND FLASH程序存储器构成，所述外围接口电路由用于存放启动代码的NOR FLASH存储器、用于与CDT规约方设备相连接以从CDT规约方设备获取通讯数据的串行通讯接口、用于连接调度主站方以实现IEC104远动规约通讯数据的收发的以太网接口、液晶显示屏接口和键盘接口构成；所述机壳外设有用于输出当前运行状态、转换指令统计、系统参数值信息的液晶显示屏、用于完成通讯参数配置的键盘。
上述的基于ARM9架构的电力规约转换装置，所述时钟电路包括处理器工作时钟和RTC时钟，所述处理器工作时钟采用12MHz的有源晶振，所述RTC时钟采用32.768KHz的无源晶振。
上述的基于ARM9架构的电力规约转换装置，所述电源和复位电路采用5V直流电源供电。
上述的基于ARM9架构的电力规约转换装置，所述键盘采用4×4阵列按钮键盘。
本实用新型的有益效果是：本装置采用ARM9架构高性能处理器硬件平台构建，该ARM9平台的引入，既解决了基于51系列单片机硬件的电力规约转换装置的性能低、端口少、并发性差的缺陷，又解决了基于工控机硬件平台方案的规约转换装置能耗高、体积大、安装不便的问题。性能已经基本接近或达到工控计算机水平，而且体积小、低功耗；同时支持多接口(多个串行通讯接口、3个以太网接口)、多线程、多并发，每个CDT规约(对应本实用新型的一个串行通讯接口)到IEC104规约(对应本实用新型的一个以太网接口)的转换，对应一个单独的线程空间。如上所述，本实用新型实现了性能、功耗、体积、性价比的多个平衡与统一，具有很高的实用价值。
附图说明
图1是本实用新型的使用原理图；
图2是本实用新型的主板组成结构示意图；
图3是本实用新型的外部面板示意图。
图中：1.调度主站方、2.以太网接口、3.串行通讯接口、4.厂站端设备、5.S3C2410X处理器、6.电源和复位电路、7.时钟电路、8.SDRAM数据存储器、9.NAND FLASH程序存储器、10.液晶显示屏接口、11.键盘接口、12.NOR FLASH存储器、13.液晶显示屏、14.键盘、15.机壳。
具体实施方式
如图所示，该基于ARM9架构的电力规约转换装置，包括机壳15，机壳15内设有主板，主板包括核心单元和外围接口电路，机壳15上安装的物理接口通过排线与外围接口电路的插座相连。所述核心单元由S3C2410X处理器5、与S3C2410X处理器5分别相连的电源和复位电路6、时钟电路7、SDRAM数据存储器8、NAND FLASH程序存储器9构成。所述外围接口电路由用于存放启动代码的NOR FLASH存储器12、用于与CDT规约方设备相连接以从CDT规约方设备获取通讯数据的串行通讯接口3、用于连接调度主站方以实现IEC104远动规约通讯数据的收发的以太网接口2、液晶显示屏接口10和键盘接口11构成。所述机壳15外设有用于输出当前运行状态、转换指令统计、系统参数值信息的液晶显示屏13、用于完成通讯参数配置的键盘14。
本实施例中，所述电源和复位电路6采用5V直流电源供电。S3C2410X处理器5需两路时钟输入，一路是处理器工作时钟，另一路是RTC时钟，则所述时钟电路包括处理器工作时钟和RTC时钟，所述处理器工作时钟采用12MHz的有源晶振，无需外部电容，由内部PLL倍频至200MHz，所述RTC时钟采用32.768KHz的无源晶振，其电路与以太网接口芯片CS8900A所使用的时钟电路完全相同。本实施例中，采用64M SDRAM数据存储器，特点是容量大、存取速度快、成本低，该SDRAM负责存放可执行代码，由于S3C2410X ARM处理器5内部带有存储控制器和刷新逻辑，所以选用的SDRAM可以同ARM处理器通过接口电路直接相连。本实施例中，NAND FLASH程序存储器9，选用SAMSUNG的K9F1208程序存储器芯片，容量为64M，8bit数据宽度，主要用于uCLinux操作系统内核、文件系统以及应用程序的固化存储。本实施例中，选用64K容量的SST39VF200A型号NOR FLASH芯片，用于存放启动代码，ARM处理器通过NOR FLASH存储的启动程序启动；串行通讯接口3采用SP3232ECA芯片，主要是与CDT规约方设备相连接，用于通过串口从CDT设备获取通讯数据；以太网(Ethernet)接口2用于连接调度主站方，实现IEC104远动规约通讯数据的收发。液晶显示屏13(LCD)选用TOPPOLY光电公司的TD035STEB1，显示分辨率为240×320象素，提供18位RGB象素数据接口、象素时钟信号CLK、数据使能信号DE以及触摸屏的定位信号YU，XR，YL，XL。所述键盘14采用4×4阵列按钮键盘。
工作原理：
参见图2，本实用新型的核心是S3C2410X处理器5，当电源为系统供电后，S3C2410X处理器5从NOR FLASH中读取启动程序到自身RAM中，完成系统启动过程；上述工作流程后，加载NAND FLASH程序存储器9存储的嵌入式操作系统uCLinux的引导程序；嵌入式操作系统uCLinux运行后，自动运行上层应用程序，负责CDT与IEC104电力规约指令的转换和传输；系统在RJ45以太网接口2采集到调度主站方1基于IEC104规约的数据后，交由S3C2410X处理器5进行指令的解析和转换，由RS232串行通讯接口3转发给厂站端设备4，执行远动指令。每一对RS232和RJ45的接口间规约转换都是一个独立的线程，接口之间的转换对应关系由系统的设置参数决定。
参见图1，当调度主站方1下发基于IEC104远动规约的指令或数据时，数据包经由通讯线路传输到电力规约转换装置(本装置)。本装置通过RJ45以太网接口2接收该下行数据；上述数据接收后由本装置的S3C2410X处理器5运行协议解析程序，将IEC104指令解析，然后将解析后的指令加入内存IEC104指令队列；根据IEC104指令内容，S3C2410X处理器5运行协议转换程序，将该指令转换为CDT数据帧，并通过连接厂站端设备4的RS232串行通讯接口3发出或等待CDT按时钟周期发送到端口的遥测、遥信等数据；如上所述，该RS232串行通讯接口3，如果获得了CDT的返回结果，则S3C2410X处理器5将该返回的CDT结果转换为IEC104指令，并从RJ45以太网接口2送给调度主站方1。
Claims (4)
1.一种基于ARM9架构的电力规约转换装置，包括机壳，机壳内设有主板，主板包括核心单元和外围接口电路，机壳上安装的物理接口通过排线与外围接口电路的插座相连，其特征在于：所述核心单元由S3C2410X处理器、与S3C2410X处理器分别相连的电源和复位电路、时钟电路、SDRAM数据存储器、NAND FLASH程序存储器构成，所述外围接口电路由用于存放启动代码的NOR FLASH存储器、用于与CDT规约方设备相连接以从CDT规约方设备获取通讯数据的串行通讯接口、用于连接调度主站方以实现IEC104远动规约通讯数据的收发的以太网接口、液晶显示屏接口和键盘接口构成；所述机壳外设有用于输出当前运行状态、转换指令统计、系统参数值信息的液晶显示屏、用于完成通讯参数配置的键盘。
2.根据权利要求1所述的基于ARM9架构的电力规约转换装置，其特征在于：所述时钟电路包括处理器工作时钟和RTC时钟，所述处理器工作时钟采用12MHz的有源晶振，所述RTC时钟采用32.768KHz的无源晶振。
3.根据权利要求1所述的基于ARM9架构的电力规约转换装置，其特征在于：所述电源和复位电路采用5V直流电源供电。
4.根据权利要求1所述的基于ARM9架构的电力规约转换装置，其特征在于：所述键盘采用4×4阵列按钮键盘。
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