CN215576168U - 一种用于燃气轮机/抽水蓄能机组的多核异构控制平台 - Google Patents
一种用于燃气轮机/抽水蓄能机组的多核异构控制平台 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种用于燃气轮机/抽水蓄能机组的多核异构控制平台，包括：双口RAM芯片、FPGA芯片、ARM组件、DSP芯片和多个扩展接口；所述双口RAM芯片和所述FPGA芯片通过GPMC总线与所述ARM组件进行数据交互，通过EMIF总线与所述DSP芯片进行数据交互；所述FPGA芯片、所述ARM组件和所述DSP芯片均接有扩展接口；所述ARM组件和所述DSP芯片通过其接有的扩展接口与燃气轮机/抽水蓄能机组进行数据交互；本实用新型解决了控制平台通用性差的问题，可以通过不同的产品，在其应用时进行裁剪，不需要增加成本和额外开发。
Description
技术领域
本实用新型属于电力电子变流器技术领域，具体涉及一种用于燃气轮机/抽水蓄能机组的多核异构控制平台。
背景技术
随着电厂、变电站综合自动化技术的不断提高，电力装置硬件平台中所采用的硬件系统也正朝着功能更强大、结构更合理、人机更友好的方向发展。经过多年的研究和实践，控制平台的硬件结构也从单一CPU发展到多CPU；从同一类型的多CPU结构发展到不同类型的多CPU结构。
目前存在的技术问题：1、基于成本考虑，目前的控制平台通用性差，不同的电力电子产品需要设计不同的硬件控制平台；2、设计一个高性能通用的硬件控制平台比较复杂，成本高，且资源浪费。
实用新型内容
为克服上述现有技术的不足，本实用新型提出一种用于燃气轮机/抽水蓄能机组的多核异构控制平台，包括：双口RAM芯片、FPGA芯片、ARM组件、DSP芯片和多个扩展接口；
所述双口RAM芯片和所述FPGA芯片通过GPMC总线与所述ARM组件进行数据交互，通过EMIF总线与所述DSP芯片进行数据交互；
所述FPGA芯片、所述ARM组件和所述DSP芯片均接有扩展接口；
所述ARM组件和所述DSP芯片通过其接有的扩展接口与燃气轮机/抽水蓄能机组进行数据交互。
优选的，所述FPGA芯片选用Xilinx的Spartan-6系列芯片。
优选的，所述ARM组件，包括：ARM芯片和DDR3卡；
所述ARM芯片和所述DDR3卡通过EMIF总线进行数据交互；
所述ARM芯片通过GPMC总线与所述双口RAM芯片和所述FPGA芯片进行数据交互。
优选的，所述ARM组件通过其接有的扩展接口以QSPI方式与QSPI FLASH卡进行数据交互；
所述ARM组件通过其接有的扩展接口以SDIO方式与所述eMMC卡进行数据交互。
优选的，所述ARM芯片选用AM4376芯片。
优选的，所述DSP芯片选用F28377D芯片。
优选的，所述DSP芯片通过其接有的扩展接口通过EMIF总线分别与所述NOR FLASH卡和所述SRAM卡进行数据交互。
优选的，还包括：核心板和底板；
所述双口RAM芯片、所述FPGA芯片、所述ARM组件、所述DSP芯片均设置在所述核心板上；
所述扩展接口设置于所述底板上；
所述核心板和所述底板之间通过连接器进行数据交互。
与最接近的现有技术相比，本实用新型具有的有益效果如下：
1、本实用新型提出了一种用于燃气轮机/抽水蓄能机组的多核异构控制平台，包括：双口RAM芯片、FPGA芯片、ARM组件、DSP芯片和多个扩展接口；所述双口RAM芯片和所述FPGA芯片通过GPMC总线与所述ARM组件进行数据交互，通过EMIF总线与所述DSP芯片进行数据交互；所述FPGA芯片、所述ARM组件和所述DSP芯片均接有扩展接口；所述ARM组件和所述DSP芯片通过其接有的扩展接口与燃气轮机/抽水蓄能机组进行数据交互；本实用新型解决了控制平台通用性差的问题，可以通过不同的产品，在其应用时进行裁剪，不需要增加成本和额外开发。
2、本实用新型简化了平台的复杂程度，降低了成本且减少了资源浪费的问题。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种用于燃气轮机/抽水蓄能机组的多核异构控制平台框架示意图；
图2为本实用新型提供的一种多核异构控制平台结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的详细说明。
实施例1：
本实用新型提供的一种用于燃气轮机/抽水蓄能机组的多核异构控制平台，如图1所示，包括：双口RAM芯片、FPGA芯片、ARM组件、DSP芯片和多个扩展接口；
所述双口RAM芯片和所述FPGA芯片通过GPMC总线与所述ARM组件进行数据交互，通过EMIF总线与所述DSP芯片进行数据交互；
所述FPGA芯片、所述ARM组件和所述DSP芯片均接有扩展接口；
所述ARM组件和所述DSP芯片通过其接有的扩展接口与燃气轮机/抽水蓄能机组进行数据交互。
展望电力装置硬件平台的未来，应具有以下技术要求：1、高可靠性：可靠性是硬件系统的生命，系统应具有高抗干扰能力，并有很好的动作特性，能做到运行稳定、灵敏可靠，尽可能减少误动和拒动；2、高性能：现代电力装置由于考虑的因素很多，逻辑非常复杂，此外，随着一些高级算法如人工神经网络技术、小波技术等应用，对系统计算速度和精度提出了更高的要求；3、高速、可靠、灵活的通信接口：电力系统发展到现在，要求各种电力装置完全信息化，具体来讲，就是要求装置通过通信接口，上传所有的装置信息，同样运行人员也可以通过后台监控系统完全控制装置。因此，硬件平台应支持多种物理接口，如网口、CAN、RS485、RS232等；4、模块化设计。目前硬件的集成度越来越高，模块化设计是大势所趋，核心模块如核心CPU板与外设接口模块相对独立，以实现在不对系统结构做大的变更的前提下，通过更换外设接口模块实现功能替换。
本实用新型如图2所示，采用核心板+底板的设计方案，其中核心板采用多核异构架构，由DSP+FPGA+ARM三核组成。核心板和底板的接口(图2中所示的底板接口也就是扩展接口)引出了所有核心板芯片资源，为后续开发和应用打下坚实的基础。
FPGA选用Xilinx的Spartan-6系列芯片，主要实现AD的高速采样及采样预处理计算(这里的采样大部分是由ARM和DSP提供的，FPGA根据采回来的样本进行预处理计算，这里的高速采样是帮助ARM和DSP实现采样的高速化)、PWM脉冲产生、光纤通讯、开入开出、过流过压保护及接口扩展等功能。FPGA分别通过GPMC总线和EMIF总线将采样数据送给ARM和DSP。
DSP芯片F28377D负责算法计算，通过EMIF总线读取FPGA中的采样数据，把计算出的PWM数据发送给FPGA产生脉冲信号DSP也可与燃气轮机/抽水蓄能机组进行数据交互。DSP通过双口RAM和ARM通信，把电压电流、开入开出状态、故障信号等送给ARM端。DSP通过插座接口，可以在底板扩展串口RTC，EEPROM等。DSP芯片的NOR FLASH和SRAM是可以裁剪掉的，如果实际产品需要的内存和FLASH不是很大，可以不用。
ARM选用AM4376芯片，主要负责通信及与燃气轮机/抽水蓄能机组对外交互。ARM4376通过GPMC总线连接双口RAM和DSP进行数据交互，把来自DSP的计算数据送给上位机或后台显示。ARM同时通过GPMC总线和FPGA进行交互，实现故障录波功能，把故障前后的采样数据保存到eMMC卡中。ARM的QSPI和EMMC也可以裁剪掉，ARM组件包括：ARM和DDR3，ARM的DDR3不能完全裁剪，但是可以缩减配置，换成500兆的节约成本。
对外通信接口主要有：6路UART口(2路用作485、2路232、1路打印信息调试口)；2路CAN口；2路千兆以太网口；一个SD卡接口；3路SPI(可以用于外接SPI接口的器件，如高精度RTC芯片等)；2路USB接口。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本实用新颖的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对实用新型的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在实用新型待批的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于燃气轮机/抽水蓄能机组的多核异构控制平台，其特征在于，包括:双口RAM芯片、FPGA芯片、ARM组件、DSP芯片和多个扩展接口；
所述双口RAM芯片和所述FPGA芯片通过GPMC总线与所述ARM组件进行数据交互，通过EMIF总线与所述DSP芯片进行数据交互；
所述FPGA芯片、所述ARM组件和所述DSP芯片均接有扩展接口；
所述ARM组件和所述DSP芯片通过其接有的扩展接口与燃气轮机/抽水蓄能机组进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的多核异构控制平台，其特征在于，所述FPGA芯片选用Xilinx的Spartan-6系列芯片。
3.根据权利要求1所述的多核异构控制平台，其特征在于，所述ARM组件，包括：ARM芯片和DDR3卡；
所述ARM芯片和所述DDR3卡通过EMIF总线进行数据交互；
所述ARM芯片通过GPMC总线与所述双口RAM芯片和所述FPGA芯片进行数据交互。
4.根据权利要求3所述的多核异构控制平台，其特征在于，所述ARM组件通过其接有的扩展接口以QSPI方式与QSPI FLASH卡进行数据交互；
所述ARM组件通过其接有的扩展接口以SDIO方式与eMMC卡进行数据交互。
5.根据权利要求3所述的多核异构控制平台，其特征在于，所述ARM芯片选用AM4376芯片。
6.根据权利要求1所述的多核异构控制平台，其特征在于，所述DSP芯片选用F28377D芯片。
7.根据权利要求1所述的多核异构控制平台，其特征在于，所述DSP芯片通过其接有的扩展接口通过EMIF总线分别与NOR FLASH卡和SRAM卡进行数据交互。
8.根据权利要求1所述的多核异构控制平台，其特征在于，还包括：核心板和底板；
所述双口RAM芯片、所述FPGA芯片、所述ARM组件、所述DSP芯片均设置在所述核心板上；
所述扩展接口设置于所述底板上；
所述核心板和所述底板之间通过连接器进行数据交互。
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