双核处理器F28M35在线路保护中的应用

 引言

在电力保护领域，从最早的8位单片机，逐渐发展到16位、32位处理器，基本满足了微机综合保护装置的需求。但随着电力行业技术的发展，保护算法计算复杂性的提高，以太网通讯技术得到广泛的应用，主流处理器TMS320F2812在系统管理及网络通讯方面能力不足的问题便暴露出来了。

为适应用户新的需求，公司研发了基于美国TI公司双核处理器­—F28M35的新一代微机综合保护装置。

一、F28M35 的特点

F28M35处理器是一款工业级双核处理控制芯片，内部集成了一个ARM contex-M3核和一个DSP C28核，专用的4k ram和通讯标志寄存器构成了内部处理器通讯模块—IPC。

该处理器有高达128KB的片上ram,其中64K可在双核间自由分配，程序空间512KB+512KB。

M3核带有地址总线，最大可访问512MB的外部数据空间。并配有USB接口、以太网接口及传统的UART、I2C、SPI等接口，可满足绝大多数工业控制要求，系统时钟可达100MHz。

C28核最大特色是增加了单精度硬浮点计算单元，在不牺牲计算速度的前提下给编程带来很大的方便，降低了编程门槛。最高系统时钟依旧150MHz。

二、保护装置的硬件设计

本系统的硬件由电压电流互感器、16通道A/D转换器、开出继电器、液晶屏接口、按键输入、开关量输入、485通讯接口、以太网通讯接口、双核处理器F28M35以及电源几大部分组成，其组成原理图如下：

三、保护装置的软件任务划分及结构

1.C28核任务数量比较少，采用主程序循环加200us中断的结构即可，完成以下任务：

a.对两个max125 14位8通道A/D转换芯片进行操作，每200us 采集16通道的AD值。

b.对每个通道的数据进行软件测频，确定实际输入的交流信号频率及周期。

c.根据推算出的周期及AD采样值，每个通道每周期虚拟出96个AD采样值。

d.主程序执行96点FFT运算，求得每个通道的幅值和相位。

e.主程序执行高次谐波FFT运算，求得2—11次高次谐波幅值。

f.主程序执行所有逻辑判断，确定是否执行保护动作。

g.与M3核进行内部通讯，实时完成数据交换。

2.M3核管理任务比较多，采用UCOSII微型操作系统，完成以下任务：

a.液晶屏各种菜单参数显示及按键操作相应。

b.以太网通讯、RS485通讯及相应的103归约处理。

c.各种系统参数的设置(包括通过通讯口进行设置)和保存。

d.动作记录及告警记录及保存。

e.所有模拟输入通道录波及保存。

f.与c28核进行内部通讯，实时完成数据交换。

四、实施效果

通过采取以上的技术方案，使得该产品整机各项技术指标相比

同类产品提高很多，5A互感器实测测量精度在1A输入时达到0.1%，速断动作时间达到24ms。与此同时还增加了各种网络通讯功能，而且处理器成本几乎没有增加。

本产品投入小批量生产后，经现场长期运转考核，用户反应良好，工作可靠准确。

由此可知，双核处理器F28M35具有很高的性价比，在要求高可靠、高实时性而且功能较为复杂的工业场所具有很好的前景，未来必将得到广泛的应用。