CN207070094U - 基于soc‑fpga的smv、mms协议解析装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于SOC‑FPGA的SMV、MMS协议解析装置，包括FPGA和ARM，所述FPGA和ARM通过AXI总线连接；FPGA包括以太网MAC模块、SMV过滤及处理模块、FFT模块、FIFO模块和以太网帧上传模块，所述以太网MAC模块、SMV过滤及处理模块、FFT模块和FIFO模块依次顺序连接，SMV过滤及处理模块和以太网帧上传模块相连接，本实用新型进行以太网数据帧的收发，实时性高，可扩展性强；本实用新型FPGA和ARM协同工作，由FPGA实时处理SMV报文，ARM处理器处理MMS报文，从而提高系统的实时性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于SOC-FPGA的SMV、MMS协议解析装，属于电力系统自动化领域。
背景技术
IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。它通过标准的实现，实现了智能变电站的工程运作标准化。使得智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明。不论是哪个系统集成商建立的智能变电站工程都可以通过SCD（系统配置）文件了解整个变电站的结构和布局，对于智能化变电站发展具有不可替代的作用。IEC61850包括MMS（制造报文规范）、GOOSE（面向通用对象的变电站事件）、SMV（采样测量值）等。其中GOOSE报文和SMV报文运用于对设备的采集和控制实时性要求高，它们是基于以太网帧进行数据的传输和控制。IEC61850包括MMS（制造报文规范）、GOOSE（面向通用对象的变电站事件）、SMV（采样测量值）等。其中GOOSE报文和SMV报文运用于对设备的采集和控制实时性要求高，它们是基于以太网帧进行数据的传输和控制。目前，对于SMV报文和MMS规约的解析处理工作都是在CPU完成的，由于SMV数据生产实时性高，数据量大，单纯由CPU去处理SMV报文，很难达到实时性的要求。与此同时，CPU既要处理处理MMS报文，又要处理SMV报文，这势必会大大增加CPU运行的负担，造成系统可靠性和稳定性下降。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺点，本实用新型提出一种基于SOC-FPGA的SMV、MMS协议解析装，采用FPGA和ARM处理器硬核，FPGA和ARM协同工作，由FPGA实时处理SMV报文，ARM处理器处理MMS报文，从而提高系统的实时性和可靠性。
本实用新型技术方案如下：
一种基于SOC-FPGA的SMV、MMS协议解析装置，包括FPGA和ARM，所述FPGA和ARM通过AXI总线连接；
SoC-FPGA在一个器件中同时集成了处理器和FPGA体系结构，具有更高的集成度、更低的功耗、更小的电路板面积，以及处理器和FPGA之间带宽更大的通信。
FPGA包括以太网MAC模块、SMV过滤及处理模块、FFT模块、FIFO模块和以太网帧上传模块，所述以太网MAC模块、SMV过滤及处理模块、FFT模块和FIFO模块依次顺序连接，所述SMV过滤及处理模块和以太网帧上传模块相连接。
以太网MAC模块包括内部接收FIFO模块，用于接收和发送来自以太网的数据帧。
SMV过滤及处理模块包括SMV过滤模块和SMV报文解析模块，SMV过滤模块与SMV报文解析模块相连接，所述SMV报文解析模块与FFT模块相连接；所述SMV过滤模块用于以太网数据帧过滤，SMV报文解析模块用于对SMV报文进行解析处理。
FFT模块用于将接收到的SMV报文由时域转换到频域。
FIFO模块用于存储FFT模块转换后的数据。
以太网帧上传模块用于将以太网帧数据以AXI总线的形式上传到ARM中。
ARM内核为LINUX操作系统。
本实用新型的有益效果：本实用新型公开一种基于SOC-FPGA的SMV、MMS协议解析装置，FPGA实现以太网MAC模块，FPGA包括以太网MAC模块、SMV过滤及处理模块、FFT模块、FIFO模块和以太网帧上传模块，所述以太网MAC模块、SMV过滤及处理模块、FFT模块和FIFO模块依次顺序连接， SMV过滤及处理模块和以太网帧上传模块相连接，进行以太网数据帧的收发，实时性高，可扩展性强；本实用新型FPGA和ARM协同工作，由FPGA实时处理SMV报文，ARM处理器处理MMS报文，从而提高系统的实时性和可靠性。
由于SMV报文运用于对设备的采集和控制实时性要求高，本实用新型对于SMV报文和MMS规约的解析处理工作由以太网MAC模块、SMV过滤及处理模块、FFT模块、FIFO模块和以太网帧上传模块协同完成的，实时性高，SMV过滤及处理模块处理SMV报文，ARN处理MMS报文，系统可靠性和稳定性好，可扩展性强，由FPGA可实现多个模块扩展。
附图说明
图1为本实用新型一种基于SOC-FPGA的SMV、MMS协议解析装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的描述。
如图1所示，一种基于SOC-FPGA的SMV、MMS协议解析装置，本实施例采用XILINX公司的ZC7020 SOC实现SMV报文与MMS规约的解析和处理任务，包括FPGA和ARM，所述FPGA和ARM通过AXI总线连接；
FPGA包括以太网MAC模块、SMV过滤及处理模块、FFT模块、FIFO模块和以太网帧上传模块，所述以太网MAC模块、SMV过滤及处理模块、FFT模块和FIFO模块依次顺序连接，所述SMV过滤及处理模块和以太网帧上传模块相连接。
以太网MAC模块包括内部接收FIFO模块，用于接收和发送来自以太网的数据帧。
FFT（Fast Fourier Transformation）：即为快速傅氏变换，是离散傅氏变换（DFT）的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。
FIFO（First Input First Output）：即先进先出队列。在超市购物之后会提着我们满满的购物车来到收银台排在结账队伍的最后，眼睁睁地看着前面的客户一个个离开。这就是一种先进先出机制，先排队的客户先行结账离开。
SMV过滤及处理模块包括SMV过滤模块和SMV报文解析模块，SMV过滤模块与SMV报文解析模块相连接，所述SMV报文解析模块与FFT模块相连接；所述SMV过滤模块用于以太网数据帧过滤，SMV报文解析模块用于对SMV报文进行解析处理。
FFT模块用于将接收到的SMV报文由时域转换到频域。
FIFO模块用于存储FFT模块转换后的数据。
以太网帧上传模块用于将以太网帧数据以AXI总线的形式上传到ARM中。
ARM内核为LINUX操作系统。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于SOC-FPGA的SMV、MMS协议解析装置，其特征在于，包括FPGA和ARM，所述FPGA和ARM通过AXI总线连接；
所述FPGA包括以太网MAC模块、SMV过滤及处理模块、FFT模块、FIFO模块和以太网帧上传模块，所述以太网MAC模块、SMV过滤及处理模块、FFT模块和FIFO模块依次顺序连接，所述SMV过滤及处理模块和以太网帧上传模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于SOC-FPGA的SMV、MMS协议解析装置，其特征在于，
所述以太网MAC模块包括内部接收FIFO模块，用于接收和发送来自以太网的数据帧。
3.根据权利要求1所述的一种基于SOC-FPGA的SMV、MMS协议解析装置，其特征在于，
SMV过滤及处理模块包括SMV过滤模块和SMV报文解析模块，SMV过滤模块与SMV报文解析模块相连接，所述SMV报文解析模块与FFT模块相连接；所述SMV过滤模块用于以太网数据帧过滤，SMV报文解析模块用于对SMV报文进行解析处理。
4.根据权利要求1所述的一种基于SOC-FPGA的SMV、MMS协议解析装置，其特征在于，
FFT模块用于将接收到的SMV报文由时域转换到频域。
5.根据权利要求1所述的一种基于SOC-FPGA的SMV、MMS协议解析装置，其特征在于，
FIFO模块用于存储FFT模块转换后的数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于SOC-FPGA的SMV、MMS协议解析装置，其特征在于，
以太网帧上传模块用于将以太网帧数据以AXI总线的形式上传到ARM中。
7.根据权利要求1所述的一种基于SOC-FPGA的SMV、MMS协议解析装置，其特征在于，
ARM内核为LINUX操作系统。
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| CN201720999686.9U CN207070094U (zh) | 2017-08-10 | 2017-08-10 | 基于soc‑fpga的smv、mms协议解析装置 |
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| CN201720999686.9U CN207070094U (zh) | 2017-08-10 | 2017-08-10 | 基于soc‑fpga的smv、mms协议解析装置 |
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| CN (1) | CN207070094U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109150202A (zh) * | 2018-06-28 | 2019-01-04 | 山东鲁能智能技术有限公司 | 电力系统集成式软件无线电安全通信系统 |
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2017
- 2017-08-10 CN CN201720999686.9U patent/CN207070094U/zh active Active
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