基于DSP平臺的中低壓微機保護系統(tǒng)設計

摘要：DSP平臺在通信、電子等領域有極為廣泛的應用，具有運算結果精度高、可靠性高、可升級等優(yōu)點，在微機保護系統(tǒng)中起到重要的作用。本文就DSP的發(fā)展進行論述，并再次基礎上就基于DPS平臺的中低壓微機保護系統(tǒng)的設計進行分析和闡述。

關鍵詞：DSP平臺 中低壓微機保護系統(tǒng)

數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing，即DSP)為與多個學科有著諸多聯(lián)系，在很多領域也有著許多應用，是一科新興的學科。子上世紀六十年代迄今，因為計算機與信息科學高速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術也由此產(chǎn)生，并有了高速的發(fā)展。數(shù)字信號處理為一科利用數(shù)學技術進行轉換與提取信息，以達到處理實際信號的目的，此類信號用數(shù)字序列來表示。在以往的二十多年時間中，DSP平臺已經(jīng)廣泛應用在在通信、電子等領域。

DSP平臺在大概四十年的實踐中主要分三個階段：第一階段，DSP僅僅表示數(shù)字信號處理，被認為是新理論體系而廣為傳播。當這個階段慢慢成熟，DSP也慢慢進入第二階段，第二階段中，DSP表示數(shù)字信號處理器，這是DSP器件給我們生活的各個方面帶來了許多方便。接下來又催生了第三階段，第三階段屬于賦能(enablement)階段，趨勢是DSP理論與DSP架構兩者被有機結合在SoC類產(chǎn)品里。”

第一階段，DSP平臺是數(shù)字信號處理的概念。始于八十年代的第二個階段，DSP從概念轉化為產(chǎn)品。在九十年代，許多企業(yè)在DSP領域跟TI開始競爭市場。比如，TI第一次有了可定制DSP——cDSP，以為cDSP為例，它是在內(nèi)核DSP設計的基礎上，能夠讓DSP具備較強的系統(tǒng)集成度，也大大縮減了產(chǎn)品的上市間隔。在九十年代中期時，此類能夠編程的DSP器已大量使用在數(shù)據(jù)通信、海量存儲、語音處理、汽車電子、消費類音頻和視頻產(chǎn)品等等，其中最為輝煌的成就是在數(shù)字蜂窩電話中的成功。

筆者根據(jù)自身的學習經(jīng)歷，就基于DPS平臺的中低壓微機保護系統(tǒng)的設計進行分析和闡述。DSP平臺是微機保護系統(tǒng)的主體部分，中低壓微機保護裝置系統(tǒng)應用了數(shù)字信號處理器(DSP)、復雜可編程邏輯器件(CPLD)和高精度模數(shù)轉換芯片MAX125作為核心芯片，有著采樣速率快、計算精確、可靠性高、可升級等優(yōu)良特性。在此，筆者就硬件結構與核心的芯片進行詳細闡述：

硬件結構

圖1所示為該系統(tǒng)硬件結構。在該系統(tǒng)中，DSP片外擴展了2片F(xiàn)LASH—AM29LV160D作為系統(tǒng)的程序存儲器，2片IS61LV51216作為程序運行時的數(shù)據(jù)存儲器，1片NANDFLASH—K9K4G16QOM作為大量重要數(shù)據(jù)的存儲器。采用2片MAX125可同時進行16路采樣，也可進行2次8路同時采樣，并且可以2路頻率跟蹤采樣，微機保護裝置應用該系統(tǒng)可以很方便地完成系統(tǒng)電壓、電流、頻率、功率及相位的測量和計算。

圖1.

該系統(tǒng)已做成了一個通用模塊，軟件作適當改動、采用不同算法后，可應用于不同的系統(tǒng)。同時，該系統(tǒng)與控制CPU板通過雙口隨機存儲器(RAM)進行數(shù)據(jù)交換，可很方便的進行采樣數(shù)據(jù)實時顯示。

DSP核心控制芯片

從結構上．DSP可分為定點DSP和浮點DSP，定點DSP和浮點DSP在硬件結構上最大區(qū)別在數(shù)據(jù)存儲結構方面，因此使用的場合也不相同。浮點DSP適用于采樣頻率較高算法相對較復雜的場合，而定點DSP則適用于采樣頻率比較低及算法相對簡單的場合。用戶在選擇DSP時可從芯片的性能、運行速度、價格、功耗等方面綜合考慮。筆者所分析闡述的系統(tǒng)選用了TI公司32位浮點芯片TMS320VC33一l50，運算速度達75MI／s，硬件資源豐富，內(nèi)部包含了2塊2kx32位和2塊16kx32位的快速RAM塊，64x32位的Cache可用來存儲需要經(jīng)常使用的代碼塊，2個定時器、1個串行口，獨立的程序總線，數(shù)據(jù)總線和直接數(shù)據(jù)存儲(DMA)總線使得取指、讀寫數(shù)據(jù)和DMA操作可以并行進行，24位的地址線使得用戶可以訪問多達l6MB的存儲空間，程序、數(shù)據(jù)、I／O空間都包含在這個l6MB的空間中。豐富的指令系統(tǒng)，使得TMS320VC33—150適合于數(shù)字信號處理．因而在微機保護裝置研制中得到廣泛應用

結語：

DPS平臺在中低壓微機保護系統(tǒng)中具有基礎地位和核心作用，其運營時的故障，往往是由于設計上的人為失誤，這對整個微機保護系統(tǒng)的運行狀態(tài)有較大的影響。在中低壓微機保護系統(tǒng)中，雙主雙后備保護之間也存在著較復雜的整定計算配合問題。因而，提高設計工作人員的責任心和專業(yè)技能。減少設計上的人為失誤，會成為加強保護系統(tǒng)可靠性、維護系統(tǒng)穩(wěn)定的重要內(nèi)容。

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