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变电站自动化IED设备嵌入式通信模块的开发

2014-10-30 10:02　来源: 互联网作者：王伟等浏览次数 3670

　　ARM处理具有体积小、功耗低、成本低、性能高等特点，并且具有16/32位双指令集。ARM广泛应用于16/32位嵌入式RISC解决方案中，几乎占有嵌入RISC微处理器市场份额的75%。Linux操作系统因其易裁剪、稳定性强、设备独立性、可移植性良好、提供了丰富的网络功能等优势，成为嵌入式行业中一大主流操作系统。
　　本文采用的ARM处理器为基于东南大学ASIC工程中心自主设计的嵌入式处理器SEP4020，内嵌100MHz ARM720T兼容内核（MMU+8K Cache），支持Linux和Windows CE 操作系统，提供强大32位处理能力，内嵌10M/100M 以太网MAC，支持设备与网络的互连。
　　网络接口采用DAVICOM公司的芯片DM9161E，它是一款高性能的网络物理层收发器，采用RMII接口，与处理器内部的MAC控制器实现10M/100Mbps自适应的网口，系统需要的主时钟由外部的50MHZ有源晶振提供。
　　3 软件结构设计
　　3.1 操作系统
　　本文设计的IED嵌入式系统软件部分是基于嵌入式Linux操作系统基础上的。
　　嵌入式操作系统可以简化应用程序设计，并可有效地保障软件质量和缩短开发周期。嵌入式操作系统大体上可分为两种：商用型和免费型。商用型的实时操作系统：功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，但往往价格昂贵。免费型的实时操作系统：在价格方面具有优势，目前主要有Linux。
　　针对电力而言，系统的可靠性和实时性是关键。Linux是个与生俱来的网络操作系统，成熟而且稳定。Linux是源代码开放的软件，不存在黑箱技术，任何人都可修改它，或者用它开发自己的产品。Linux系统是可定制的，系统内核目前已经可做得很小。Linux作为一种可裁减的软件平台系统，是发展未来嵌入设备产品的绝佳资源，因此，Linux作为嵌入式系统新的选择，在电力嵌入式系统中应用已成必然。
　　3.2 Web服务器
　　IED 网络通信功能的实现可采用嵌入式Web服务器技术。站控层计算机。嵌入式Web服务器以嵌入式平台为硬件工作平台，以嵌入式实时多任务操作系统为软件工作平台，其上运行小型精简的服务器程序。站控层计算机通过访问建立在IED上的嵌入式Web服务器，即可对IED的信息进行访问和控制，从而实现站控层与间隔层的信息交互。
　　Boa服务器是一种小型的web服务器程序，易于移植，且资源消耗低，具有很高的HTTP请求处理速度和效率，如今广泛地应用于嵌入式系统中。使用Boa作为web服务器的IED，可以使稳定高效地实现现场数据的采集、存储和转换，以及通信功能，并且使用和维护方便，可靠性高。
　　嵌入式web服务器Boa和普通web服务器一样，能够完成接收客户端请求、分析请求、响应请求、向客户端返回请求结果等任务。与其他传统的web服务器不同的是当有连接请求到来时，它并不为每个连接单独创建进程，也不通过复制自身进程来处理多链接，而是通过建立HTTP请求列表来处理多路HTTP连接请求，同时它只为CGI程序创建新的进程，这样就在最大程度上节省了系统资源，这对嵌入式IED来说至关重要。同时它还具有自动生成目录、自动解压文件等功能，因此，Boa在嵌入式IED中具有很高的应用价值。

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