研祥PowerPC核心板在合并單元中的應用
來(lai)源：研祥集團戰略(lve)市場研究(jiu)院 閱讀：6380 更新時間：2009-09-30 08:55一(yi)． 系(xi)統概述
隨著電力行業信息(xi)化(hua)的(de)(de)發展，許多(duo)(duo)業內(nei)及通信方(fang)面的(de)(de)專家(jia)(jia)表示：在數(shu)字化(hua)變(bian)電站(zhan)中(zhong)PowerPC核(he)心板將發揮越(yue)來越(yue)重要(yao)的(de)(de)作用(yong)。這一趨勢也得到國家(jia)(jia)電網公(gong)司和(he)南方(fang)電網公(gong)司及眾多(duo)(duo)集成商的(de)(de)認可。據了(le)解，目前(qian)新建(jian)的(de)(de)數(shu)字化(hua)變(bian)電站(zhan)在合并(bing)單元(yuan)設計(ji)中(zhong)都不(bu)同程度地采用(yong)了(le)以PowerPC為核(he)心的(de)(de)解決方(fang)案。憑借對數(shu)字化(hua)變(bian)電站(zhan)應用(yong)的(de)(de)深(shen)刻理解，在廣泛市場(chang)調研(yan)的(de)(de)基礎(chu)上(shang)，研(yan)祥公(gong)司新近(jin)推(tui)出了(le)嵌入式核(he)心板EEB-3611C2N，該核(he)心板基于飛思卡(ka)爾的(de)(de)MPC8377處理器而(er)設計(ji)，優(you)秀的(de)(de)性能和(he)通訊(xun)處理能力很好的(de)(de)滿足了(le)當(dang)前(qian)數(shu)字化(hua)變(bian)電站(zhan)建(jian)設的(de)(de)實際需求(qiu)。
PowerPC 是一種精簡指(zhi)令集(ji)（RISC）架構的中央處理器（CPU），其基(ji)本的設(she)計源自IBM的 POWER,具有可伸縮性好、方便靈(ling)活等特(te)點。
PowerPC處理(li)器(qi)有(you)(you)廣泛的應(ying)用(yong)范圍，包括(kuo)從諸如 Power6的高端服務器(qi)到嵌入式 CPU 市場。由于(yu)它具(ju)有(you)(you)優(you)秀(xiu)的處理(li)性(xing)能、較低的功耗(hao)，因此在嵌入式領域得到了廣泛的應(ying)用(yong)。
國際電(dian)工委(wei)員會(hui)在IEC61850標準中定義了(le)一種(zhong)叫做合(he)并(bing)單元(yuan) （Merging Unit，MU）的(de)裝(zhuang)(zhuang)置，它(ta)作(zuo)(zuo)為ECT/EVT（電(dian)子(zi)式(shi)電(dian)流/電(dian)壓互感器）和保護、測控裝(zhuang)(zhuang)置的(de)中間接口，主要(yao)功能是同步采集多路ECT/EVT輸出的(de)數字(zi)信號并(bing)按照標準規定的(de)格式(shi)發(fa)送(song)給保護、測控裝(zhuang)(zhuang)置。合(he)并(bing)單元(yuan)作(zuo)(zuo)為遵循IEC61850標準的(de)數字(zi)化變電(dian)站間隔層、站控層設備的(de)數據來源，作(zuo)(zuo)用十分重(zhong)要(yao)。
二． 系統構成
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1、 基(ji)于(yu)MPC8377的CPU處理和以太網通訊平臺
合(he)并(bing)(bing)單元(yuan)作為(wei)保護(hu)、測控設備的(de)(de)數據(ju)源，它的(de)(de)數據(ju)輸(shu)出方式主要(yao)是(shi)通(tong)過(guo)以(yi)(yi)(yi)太網發送遵(zun)循IEC61850-9格(ge)式的(de)(de)數據(ju)包，因此網絡性能是(shi)合(he)并(bing)(bing)單元(yuan)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)(de)性能指標之一。系統所采用的(de)(de)研祥EEB-3611C2N核心板采用Freescale MPC8377處(chu)理器，主頻(pin)667MHz，板載512MB DDR2 SDRAM、64MB NOR Flash，支持(chi)(chi)2組10/100/1000Mbps以(yi)(yi)(yi)太網口（光電互斥），同時支持(chi)(chi)IEEE1588，優秀的(de)(de)處(chu)理性能和(he)網絡性能可以(yi)(yi)(yi)很(hen)好的(de)(de)滿(man)足應(ying)用需要(yao)。而且該核心板還支持(chi)(chi)2個PCI-E x 1的(de)(de)總(zong)線(xian)擴展，通(tong)過(guo)高速(su)PCI-E總(zong)線(xian)可以(yi)(yi)(yi)擴展多路(lu)千兆以(yi)(yi)(yi)太網，滿(man)足了合(he)并(bing)(bing)單元(yuan)對多路(lu)以(yi)(yi)(yi)太網輸(shu)出的(de)(de)需求。
2、 FPGA的應(ying)用
現場可編程門陣列（FPGA）實現了硬件的軟件化，數據處理延時小，工作穩定可靠，升級方便，是實現合并單元中同步模塊的合理選擇。
FPGA的(de)輸(shu)入量(liang)為GPS提供的(de)1PPS，輸(shu)出為被(bei)1PPS同(tong)步后的(de)采(cai)樣脈(mo)(mo)沖和解碼(ma)后的(de)時標數據(ju)。同(tong)步采(cai)樣脈(mo)(mo)沖觸發電子式互感器和合并(bing)單元的(de)模擬量(liang)采(cai)集(ji)模塊同(tong)步采(cai)集(ji)電流電壓量(liang)，解碼(ma)后的(de)時標通過串行通信口被(bei)CPU讀(du)取。
3、 高精度(du)ADC
合并(bing)單元(yuan)(yuan)作為變電站(zhan)保(bao)護、測控裝(zhuang)置數據的(de)(de)來源，對ADC的(de)(de)精(jing)度(du)提出了更高的(de)(de)要求，為了更好(hao)的(de)(de)適(shi)應更高的(de)(de)應用需求，采(cai)用高精(jing)度(du)16位ADC。合并(bing)單元(yuan)(yuan)使(shi)用2片8路16位高性(xing)能ADC，在同步采(cai)樣信號的(de)(de)觸發下(xia)，同步采(cai)集轉(zhuan)化16路模(mo)擬(ni)量，供CPU讀取。
4、 靈活配置
考(kao)慮具體工程(cheng)的實際需求各有不同(tong)，合并單(dan)(dan)元(yuan)也必須能夠滿(man)足多樣的應用需求，因此(ci)合并單(dan)(dan)元(yuan)的電子(zi)式(shi)互感器接(jie)口、以太網接(jie)口、模擬量(liang)采集(ji)、人機界面、開關量(liang)輸(shu)入/輸(shu)出等功能單(dan)(dan)元(yuan)都(dou)采用模塊化(hua)設計，配置靈(ling)活。
三． 系統特點
1、性能優秀(xiu)，技術先(xian)進。系統所采用的(de)MPC8377處(chu)(chu)理器(qi)具有667MHz的(de)主(zhu)頻，可以很(hen)好的(de)支(zhi)持千(qian)(qian)兆(zhao)(zhao)網(wang)(wang)，避免了(le)應用低性能處(chu)(chu)理器(qi)搭(da)配千(qian)(qian)兆(zhao)(zhao)網(wang)(wang)造成的(de)千(qian)(qian)兆(zhao)(zhao)網(wang)(wang)性能無法有效發揮的(de)問(wen)題。千(qian)(qian)兆(zhao)(zhao)網(wang)(wang)的(de)應用也極大(da)提高了(le)網(wang)(wang)絡的(de)整體性能。
2、支(zhi)持(chi)(chi)IEEE1588。系統所采用(yong)的EEB-3611C2N核(he)心板支(zhi)持(chi)(chi)IEEE1588對時(shi)(shi)，可以滿足精確時(shi)(shi)鐘對時(shi)(shi)的需求。
3、配置靈(ling)活。EEB-3611C2N核心板(ban)板(ban)載(zai)資源(yuan)非(fei)常豐富，除(chu)了有SATA、COM、USB、CAN、SPI、I2C、GPIO等(deng)接口資源(yuan)外，還支持PCI、PCI-E、Localbus總線(xian)擴展，搭配根據應(ying)用需要設計的載(zai)板(ban)，可以靈(ling)活設計各種(zhong)接口，滿足不同的應(ying)用需求。
4、可(ke)靠性高。采用全(quan)板載設計，整體功耗低(di)，無需風扇散熱，具備較(jiao)高的可(ke)靠度。
四． 系統評價
目(mu)前，基(ji)于(yu)IEC61850標準的(de)(de)(de)數字化變電(dian)站自動化系(xi)統的(de)(de)(de)應用正在逐(zhu)漸(jian)興起，使(shi)用PowerPC處(chu)理(li)器(qi)實現合并單(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)方(fang)(fang)案具有技(ji)(ji)術(shu)先(xian)進、性(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)越等特點(dian)，豐富的(de)(de)(de)片(pian)上資(zi)源可以根據不同的(de)(de)(de)應用需(xu)求(qiu)進行方(fang)(fang)案設計(ji)。研祥推出(chu)的(de)(de)(de)基(ji)于(yu)MPC8377處(chu)理(li)器(qi)的(de)(de)(de)核心板(ban)處(chu)理(li)性(xing)能(neng)(neng)和網絡性(xing)能(neng)(neng)優(you)(you)秀，板(ban)載資(zi)源豐富，是構建合并單(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)先(xian)進技(ji)(ji)術(shu)方(fang)(fang)案。
