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基于Xilinx FPGA平臺多種能源監控系統的設計

作者:賈旭光時間:2012-02-13來源:電子產品世界收藏

  引言

本文引用地址:http://www.a6783.com/article/128890.htm

  傳統的基于平臺的電能監控系統往往具有監控的對象也過于單一、制作成本高,應用范圍窄,實用性能差等缺點,本文針對以上問題進行了詳細分析,研究并設計制作出了基于 FPGA平臺的新型電能監控系統,利用高精度交流電能計量芯片ADE7758及直流AD串行采樣芯片ADS1110進行交直流電能的監測,與此同時,基于XC3S700A(Spartan-3)FPGA,搭建Microblaze軟核處理器,添加必要的外設后,嵌入μC/OS-Ⅱ實時操作系統,實現基于平臺的新型電能監控系統,采用μC/OS-II+Microblaze的應用平臺對與本中小嵌入式系統應用來說是十分適合的。

  系統分析

  能源監測系統分析

  圖1中,EMS既是設計的主體部分。能源的分配要求為:多路、多種清潔能源(風電、光電)必須先合并為一路再輸出,同時要實現能夠隨時接入原有供電系統且被優先使用,無論此時市電或油電是否工作,市電和柴油發電的切換必須可以很方便地操作。

  嵌入式能源監測系統構建

  跟據實際電能監控需求,電能監控終端系統框圖如上圖2。基于Spartan-3內核的嵌入式處理器XC3S700A,由Microblaze軟核為處理器核心,添加URAT、IIC、SPI等總線接口,使得核心系統功能完善。處理器周圍包含有不同的硬件功能模塊,如負責信息上報的通訊模塊、負責友好人機界面的用戶UI模塊、用戶操作平臺按鍵控制模塊、以及能源測量的接入模塊等,其中能源監控系統需要完成多種能源的監控,包含了傳統能源:市電和油電(屬于交流電,并包含三相電),以及綠色能源:風電和光電(屬于直流電,電壓范圍為48V~58V)。為了保障能源數據監控的準確性,傳統能源采集模塊采用的是專用3相電能計量芯片ADE7758,電能計量精度優于3%,綠色能源采集模塊采用的是16位串行模/數(A/D)轉換器芯片ADS1110。這兩種芯片分別采用SPI和IIC總線結構,這在XC3S700A上易于實現。測量的數據經過處理器片內運算,經系統進一步處理,完成電能監控。

linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解(linux不再難懂)


關鍵詞: Xilinx 嵌入式

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