浅析兼容串行通信与以太网通信的微机保护通信系统
发布时间:2024-04-20 09:24  

  【摘要】本文根据微机保护通信系统的要求,设计了由以太网与串行通信相结合的通信系统,阐述了通信系统的硬件构成,完成了相关驱动程序与通信功能软件的编写。


  【关键词】微机保护;通信系统;串行通信;以太网


  本文介绍了微机保护的一种通信系统,该通信系统采用以太网通信与串行通信相结合的方式构成。


  一、硬件构成


  1.1串行通信接口


  装置中,考虑到需要处理的数据较多,数字算法的计算量大,因此在保护CPU的选择上采用的是TI公司的新一代高性能32位浮点DSP芯片TMS320VC33。在装置中设置了两个串行通信口,其中串口1固定为RS-232,在实际应用中用来实现串口打印实时数据和各种参数,串口2可以通过跳线选择为RS-232或RS-485模式,用来组网通信。


  1.2以太网接口


  基于DSP与RTL8019AS组成的以太网,DSP主处理器与网卡之间的接口主要实现的功能有:(1)主处理器通过接口电路对网卡芯片进行控制,包括对网卡的逻辑控制、读写控制、复位等;(2)主处理器与网卡之间的数据交换,DSP通过接口电路对网卡接收数据进行读取,将需要发送的数据写入网卡缓存。


  二、通信功能的软件实现


  2.1串行通信的软件设计


  2.1.1UART的驱动程序设计


  下面就简要介绍一下相关的寄存器的情况与设置。(1)线路控制寄存器(LCR)。线路控制寄存器(LCR)存放串口传送的二进制位串数据格式,LCR是一个8位的寄存器,各位的定义如下:d0d1是字长选择位,若d0d1=00,传送的字长为5位;d0d1=1时字长为6;d0d1=0时字长为7;d0d1=11时字长为8。d2位是停止位选择,d2=0时停止位为1位;d2=1时停止位为1.5位。d3=0时校验有效;d3=1时检验无效。d4是校验类型位,d4=0时进行奇校验;d4=1时进行偶校验。d7位(DLAB)是锁定波特率发生器位,d7=1时访问波特率因子寄存器;d7=0时访问其他寄存器。在本系统中,使d0d1=11,选择的8位字长;d2=0,选择1位停止位;d3=0,校验有效;d4=1,选择进行偶校验。(2)波特率因子寄存器(DLL&DLH)。两个8位的波特率因子寄存器构成一个16位的波特率因子寄存器。在TL16C752的内部具有波特率发生器,产生发送数据的时钟信号。波特率因子可以通过下列算式求出:波特率因子=基准时钟频率/(16×波特率)。(3)FIFO控制寄存器(FCR)。这个寄存器用来设置FIFO的允许/禁止、清除FIFO、设置接收FIFO的触发级别和选择DMA模式。


  2.1.2通信的软件设计


  在约定的监控系统与保护系统之间采用主从方式进行通讯,因而保护系统总是被动接收指令,即始终为从动站。保护系统的通讯模块在完成初始化工作后随即进入接收状态。当通讯接口收到完整的链路规约数据单元(LPDU)时将对其进行校错,出错丢弃这个数据9yQEIq8FpP2HkmFvLC0lQA==单元。保护系统收到的LPDU有3种类型:第一种是2级数据请求帧,保护系统将以测量值LPDU作为回答;第二种是1级数据请求帧,此时先判断FCB是否变化,有变化则以新的ASDU形成LPDU并填充发送缓冲区,否则重发上一个LPDU;第三种是命令帧或下传数据帧。在这里我们将2级数据与1级数据同时召唤,使用户进程得以简化。


  2.2以太网通信的软件设计


  网络接口通过2个DMA操作来完成数据的接收和发送。本地DMA完成RTL8019AS与其内部FIFO队列之间的数据传送,远程DMA完成RTL8019AS与CPU之间的数据传送。


  2.2.1RTL8019AS的初始化


  为了使RTL8019AS启动并处于准备接收或准备发送数据的状态,必须对相关的寄存器进行初始化。


  2.2.2数据的收发


  通过对地址及数据口的读写来完成以太网帧的接收与发送。本地DMA完成RTL8019AS与其内部FIFO队列之间的数据传送,远程DMA完成RTL8019AS与CPU之间的数据传送。


  三、结束语


  文章设计了通信系统的硬件结构、编写了驱动程序与功能软件。设计的通信系统不仅可以满足以太网组网的要求,也可以兼容传统的串行通信要求,将大大地促进电厂和变电站综合自动化的进程。

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