嵌入式系統(tǒng)在消弧線圈接地系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[碩士論文].doc
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嵌入式系統(tǒng)在消弧線圈接地系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[碩士論文],嵌入式系統(tǒng)在消弧線圈接地系統(tǒng)中的應(yīng)用研究本文共計(jì)63頁，28736字本文為碩士畢業(yè)論文摘要目前，我國(guó)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式越來越多的采用經(jīng)消弧線圈系統(tǒng)接地，消弧線圈接地系統(tǒng)的選線控制器采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，由于散熱的需要安裝了散熱風(fēng)扇，這就導(dǎo)致機(jī)箱內(nèi)積灰嚴(yán)重，風(fēng)扇長(zhǎng)期運(yùn)行故障多，使得整個(gè)系統(tǒng)不能完全實(shí)現(xiàn)免維護(hù)功能，不能滿足...
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嵌入式系統(tǒng)在消弧線圈接地系統(tǒng)中的應(yīng)用研究
本文共計(jì)63頁，28736字
本文為碩士畢業(yè)論文
摘 要
目前，我國(guó)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式越來越多的采用經(jīng)消弧線圈系統(tǒng)接地，消弧線圈接地系統(tǒng)的選線控制器采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，由于散熱的需要安裝了散熱風(fēng)扇，這就導(dǎo)致機(jī)箱內(nèi)積灰嚴(yán)重，風(fēng)扇長(zhǎng)期運(yùn)行故障多，使得整個(gè)系統(tǒng)不能完全實(shí)現(xiàn)免維護(hù)功能，不能滿足電力系統(tǒng)無人值守的需求。另外對(duì)于電纜出線比較多的變電站，由于控制器的處理速度還不夠快，做FFT運(yùn)算十分耗時(shí)，這樣就不能保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理。
嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展為改變這種狀況提供了契機(jī)，ARM9等32位嵌入式處理器在性能上已經(jīng)可以與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相媲美。在網(wǎng)絡(luò)和后PC時(shí)代，在工業(yè)控制、圖像處理等領(lǐng)域采用低功耗、高性能的嵌入式處理系統(tǒng)將是一個(gè)發(fā)展的趨勢(shì)。
論文以高性能的32位嵌入式芯片AT91RM9200為平臺(tái)取代工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，以消弧線圈接地控制系統(tǒng)為應(yīng)用對(duì)象，實(shí)現(xiàn)32路模擬量信號(hào)的同步采樣、以太網(wǎng)通信、大容量存儲(chǔ)、嵌入式圖形界面等功能，完成了消弧線圈接地控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)。
論文首先根據(jù)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在消弧線圈接地控制應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，在對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行了大量學(xué)習(xí)研究的基礎(chǔ)上，利用AT91RM9200處理器來代替工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，根據(jù)功能的不同將處理平臺(tái)劃分為處理器、存儲(chǔ)器系統(tǒng)、故障錄波、通信接口、A/D采樣模塊、人機(jī)接口、復(fù)位電路以及供電等模塊，并完成了各個(gè)模塊的分析和設(shè)計(jì)。
應(yīng)用軟件的開發(fā)不僅需要穩(wěn)定的硬件平臺(tái)，還需要良好性能的操作系統(tǒng)的支持，VxWorks是一種既支持AT91RM9200處理器又具有良好實(shí)時(shí)性的操作系統(tǒng)。論文就VxWorks在AT91RM9200上的移植做了詳細(xì)的介紹，具體內(nèi)容包括：Bootloader程序在目標(biāo)系統(tǒng)上的移植，VxWorks BSP 在消弧線圈接地控制系統(tǒng)中的配置，以及CAN接口、觸摸屏、A/D采樣等外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序的編寫。
消弧線圈接地控制系統(tǒng)需要圖形界面的支持，在比較了常見的圖形界面后，選擇μC/GUI并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了在目標(biāo)系統(tǒng)上的移植。結(jié)合消弧線圈接地控制系統(tǒng)的需要，完成圖形界面的設(shè)計(jì)和開發(fā)。
關(guān)鍵詞：消弧線圈接地系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)，VxWorks，AT91RM9200
ABSTRACT
At present, the method of neutral point grounding in the distribution networks through arc suppression coil is commonly used in our country; the controllers of the arc suppression coil are often industry control computers. For the need of dispelling heat, fan is fixed and it lead that the piling of ash is serious in the box. There are a lot of faults when the fan runs long. It makes the whole control system cannot dismiss maintenance completely and can’t satisfy the demand of electric power system. Otherwise, in the condition of the transformer substation with many cables, for the controller’s speed of processing data is not enough, it will consume lots of times when using arithmetic of FFT and can’t ensure processing data real time.
目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
1 概 論 1
1.1 引言 1
1.2 嵌入式系統(tǒng)的概述 2
1.2.1嵌入式系統(tǒng)的定義 2
1.2.2嵌入式處理器的簡(jiǎn)介 3
1.2.3 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)簡(jiǎn)介 5
1.2.4 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 7
1.2.5 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 7
1.2.4 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 8
1.3 在消弧線圈接地系統(tǒng)中使用RTOS的必要性 8
1.3.1目前開發(fā)模式上的弊端 8
1.3.2 在應(yīng)用中使用RTOS的優(yōu)點(diǎn) 9
1.4 論文研究的主要內(nèi)容 9
2 新型消弧線圈控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 11
2.1 新型消弧線圈接地系統(tǒng)的電網(wǎng)電流測(cè)量方法和故障選線方法 11
2.1.1 配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)對(duì)地電容的檢測(cè)方法 11
2.1.2 基于零序電流動(dòng)態(tài)變化量的接地選線保護(hù)算法 11
2.2 新型消弧線圈接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 12
2.3 新型消弧線圈接地系統(tǒng)硬件平臺(tái)的選擇 12
2.4 新型消弧線圈接地系統(tǒng)RTOS的選擇 13
2.5 以AT91RM9200為核心的控制系統(tǒng)的構(gòu)成 14
2.6 小結(jié) 15
3 消弧線圈接地系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 16
3.1消弧線圈接地系統(tǒng)硬件構(gòu)成 16
3.2 模擬量測(cè)量回路 16
3.2.1 限幅、濾波電路 17
3.2.2 頻率檢測(cè)電路 17
3.2.3 A/D采樣 18
3.3 存儲(chǔ)器系統(tǒng) 19
3.3.1 AT91RM9200存儲(chǔ)系統(tǒng) 19
3.3.2 系統(tǒng)內(nèi)存 20
3.3.3 系統(tǒng)FLASH存儲(chǔ)器 20
3.4 故障錄波模塊 21
3.5 以太網(wǎng)接口電路 22
3.6 CAN接口 23
3.7 液晶顯示模塊 24
3.8 觸摸屏接口 26
3.8.1 四線電阻式觸摸屏的原理 26
3.8.2 觸摸屏的控制實(shí)現(xiàn) 26
3.9系統(tǒng)的調(diào)試接口 27
3.9.1 JTAG接口 27
3.9.2 DEBUG接口 27
3.10 硬件抗干擾設(shè)計(jì) 28
3.11小結(jié) 29
4 VXWORKS及其在消弧線圈接地系統(tǒng)中的應(yīng)用 30
4.1 板級(jí)支持包的結(jié)構(gòu) 30
4.2 VXWORKS映像的分類 30
4.3 VXWORKS 在消弧線圈接地系統(tǒng)中的開發(fā)流程 31
4.4 VXWORKS 消弧線圈接地系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 32
4.4.1 U-Boot 在接地系統(tǒng)上的移植 32
4.4.2 VxWorks BSP 的配置 34
4.4.3 VxWorks下載和運(yùn)行 35
4.4.4 控制交叉編譯環(huán)境的建立 35
4.5 系統(tǒng)硬件驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn) 37
4.6 消弧線圈接地系統(tǒng)中斷響應(yīng)時(shí)間的測(cè)試 41
4.7 小節(jié) 43
5 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和圖形界面實(shí)現(xiàn) 44
5.1 控制系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)原則 44
5.2 控制系統(tǒng)程序的軟件設(shè)計(jì) 44
5.21系統(tǒng)任務(wù)的劃分 44
5.2.2 控制系統(tǒng)程序的執(zhí)行流程 45
5.3 各個(gè)功能模塊的程序框圖 45
5.3.1 AD采樣計(jì)算任務(wù) 45
5.3.2 故障錄波任務(wù) 46
5.4 圖形界面在消弧線圈接地系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 47
5.4.1 圖形界面的概述 47
5.4.2 μC/GUI的簡(jiǎn)介 47
5.4.3 μC/GUI具有的特點(diǎn) 48
5.4.4 μC/GUI 的應(yīng)用步驟 48
5.4.5 μC/GUI在消弧線圈接地系統(tǒng)中的移植 49
5.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 50
5.5.1 故障錄波模塊的功能驗(yàn)證 50
5.5.2 圖形界面的實(shí)現(xiàn) 51
5.6小結(jié) 51
6 結(jié) 論 52
致 謝 53
參考文獻(xiàn) 54
附 錄 56
部分參 考 文 獻(xiàn)
[1] 要煥年，曹梅月. 電力系統(tǒng)諧振接地. 中國(guó)電力出版社，2002
[2] 劉和平. 新型快速可調(diào)消弧線圈接地系統(tǒng)研究. 重慶大學(xué)博士論文,2004
[3] 徐鳴，沈希等. 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù). 工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置,2005.2
[4] 李佑軍. 嵌入式系統(tǒng)綜述.現(xiàn)代電子技術(shù),2003.6
[5] 馬忠梅等. ARM&Linux 嵌入式系統(tǒng)教程. 北京航空航天大學(xué)出版社,2004
[6] 馬忠梅等. ARM嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用基礎(chǔ). 北京航空航天大學(xué)出版社,2002
本文共計(jì)63頁，28736字
本文為碩士畢業(yè)論文
摘 要
目前，我國(guó)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式越來越多的采用經(jīng)消弧線圈系統(tǒng)接地，消弧線圈接地系統(tǒng)的選線控制器采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，由于散熱的需要安裝了散熱風(fēng)扇，這就導(dǎo)致機(jī)箱內(nèi)積灰嚴(yán)重，風(fēng)扇長(zhǎng)期運(yùn)行故障多，使得整個(gè)系統(tǒng)不能完全實(shí)現(xiàn)免維護(hù)功能，不能滿足電力系統(tǒng)無人值守的需求。另外對(duì)于電纜出線比較多的變電站，由于控制器的處理速度還不夠快，做FFT運(yùn)算十分耗時(shí)，這樣就不能保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理。
嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展為改變這種狀況提供了契機(jī)，ARM9等32位嵌入式處理器在性能上已經(jīng)可以與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相媲美。在網(wǎng)絡(luò)和后PC時(shí)代，在工業(yè)控制、圖像處理等領(lǐng)域采用低功耗、高性能的嵌入式處理系統(tǒng)將是一個(gè)發(fā)展的趨勢(shì)。
論文以高性能的32位嵌入式芯片AT91RM9200為平臺(tái)取代工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，以消弧線圈接地控制系統(tǒng)為應(yīng)用對(duì)象，實(shí)現(xiàn)32路模擬量信號(hào)的同步采樣、以太網(wǎng)通信、大容量存儲(chǔ)、嵌入式圖形界面等功能，完成了消弧線圈接地控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)。
論文首先根據(jù)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在消弧線圈接地控制應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，在對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行了大量學(xué)習(xí)研究的基礎(chǔ)上，利用AT91RM9200處理器來代替工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，根據(jù)功能的不同將處理平臺(tái)劃分為處理器、存儲(chǔ)器系統(tǒng)、故障錄波、通信接口、A/D采樣模塊、人機(jī)接口、復(fù)位電路以及供電等模塊，并完成了各個(gè)模塊的分析和設(shè)計(jì)。
應(yīng)用軟件的開發(fā)不僅需要穩(wěn)定的硬件平臺(tái)，還需要良好性能的操作系統(tǒng)的支持，VxWorks是一種既支持AT91RM9200處理器又具有良好實(shí)時(shí)性的操作系統(tǒng)。論文就VxWorks在AT91RM9200上的移植做了詳細(xì)的介紹，具體內(nèi)容包括：Bootloader程序在目標(biāo)系統(tǒng)上的移植，VxWorks BSP 在消弧線圈接地控制系統(tǒng)中的配置，以及CAN接口、觸摸屏、A/D采樣等外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序的編寫。
消弧線圈接地控制系統(tǒng)需要圖形界面的支持，在比較了常見的圖形界面后，選擇μC/GUI并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了在目標(biāo)系統(tǒng)上的移植。結(jié)合消弧線圈接地控制系統(tǒng)的需要，完成圖形界面的設(shè)計(jì)和開發(fā)。
關(guān)鍵詞：消弧線圈接地系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)，VxWorks，AT91RM9200
ABSTRACT
At present, the method of neutral point grounding in the distribution networks through arc suppression coil is commonly used in our country; the controllers of the arc suppression coil are often industry control computers. For the need of dispelling heat, fan is fixed and it lead that the piling of ash is serious in the box. There are a lot of faults when the fan runs long. It makes the whole control system cannot dismiss maintenance completely and can’t satisfy the demand of electric power system. Otherwise, in the condition of the transformer substation with many cables, for the controller’s speed of processing data is not enough, it will consume lots of times when using arithmetic of FFT and can’t ensure processing data real time.
目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
1 概 論 1
1.1 引言 1
1.2 嵌入式系統(tǒng)的概述 2
1.2.1嵌入式系統(tǒng)的定義 2
1.2.2嵌入式處理器的簡(jiǎn)介 3
1.2.3 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)簡(jiǎn)介 5
1.2.4 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 7
1.2.5 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 7
1.2.4 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 8
1.3 在消弧線圈接地系統(tǒng)中使用RTOS的必要性 8
1.3.1目前開發(fā)模式上的弊端 8
1.3.2 在應(yīng)用中使用RTOS的優(yōu)點(diǎn) 9
1.4 論文研究的主要內(nèi)容 9
2 新型消弧線圈控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 11
2.1 新型消弧線圈接地系統(tǒng)的電網(wǎng)電流測(cè)量方法和故障選線方法 11
2.1.1 配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)對(duì)地電容的檢測(cè)方法 11
2.1.2 基于零序電流動(dòng)態(tài)變化量的接地選線保護(hù)算法 11
2.2 新型消弧線圈接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 12
2.3 新型消弧線圈接地系統(tǒng)硬件平臺(tái)的選擇 12
2.4 新型消弧線圈接地系統(tǒng)RTOS的選擇 13
2.5 以AT91RM9200為核心的控制系統(tǒng)的構(gòu)成 14
2.6 小結(jié) 15
3 消弧線圈接地系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 16
3.1消弧線圈接地系統(tǒng)硬件構(gòu)成 16
3.2 模擬量測(cè)量回路 16
3.2.1 限幅、濾波電路 17
3.2.2 頻率檢測(cè)電路 17
3.2.3 A/D采樣 18
3.3 存儲(chǔ)器系統(tǒng) 19
3.3.1 AT91RM9200存儲(chǔ)系統(tǒng) 19
3.3.2 系統(tǒng)內(nèi)存 20
3.3.3 系統(tǒng)FLASH存儲(chǔ)器 20
3.4 故障錄波模塊 21
3.5 以太網(wǎng)接口電路 22
3.6 CAN接口 23
3.7 液晶顯示模塊 24
3.8 觸摸屏接口 26
3.8.1 四線電阻式觸摸屏的原理 26
3.8.2 觸摸屏的控制實(shí)現(xiàn) 26
3.9系統(tǒng)的調(diào)試接口 27
3.9.1 JTAG接口 27
3.9.2 DEBUG接口 27
3.10 硬件抗干擾設(shè)計(jì) 28
3.11小結(jié) 29
4 VXWORKS及其在消弧線圈接地系統(tǒng)中的應(yīng)用 30
4.1 板級(jí)支持包的結(jié)構(gòu) 30
4.2 VXWORKS映像的分類 30
4.3 VXWORKS 在消弧線圈接地系統(tǒng)中的開發(fā)流程 31
4.4 VXWORKS 消弧線圈接地系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 32
4.4.1 U-Boot 在接地系統(tǒng)上的移植 32
4.4.2 VxWorks BSP 的配置 34
4.4.3 VxWorks下載和運(yùn)行 35
4.4.4 控制交叉編譯環(huán)境的建立 35
4.5 系統(tǒng)硬件驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn) 37
4.6 消弧線圈接地系統(tǒng)中斷響應(yīng)時(shí)間的測(cè)試 41
4.7 小節(jié) 43
5 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和圖形界面實(shí)現(xiàn) 44
5.1 控制系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)原則 44
5.2 控制系統(tǒng)程序的軟件設(shè)計(jì) 44
5.21系統(tǒng)任務(wù)的劃分 44
5.2.2 控制系統(tǒng)程序的執(zhí)行流程 45
5.3 各個(gè)功能模塊的程序框圖 45
5.3.1 AD采樣計(jì)算任務(wù) 45
5.3.2 故障錄波任務(wù) 46
5.4 圖形界面在消弧線圈接地系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 47
5.4.1 圖形界面的概述 47
5.4.2 μC/GUI的簡(jiǎn)介 47
5.4.3 μC/GUI具有的特點(diǎn) 48
5.4.4 μC/GUI 的應(yīng)用步驟 48
5.4.5 μC/GUI在消弧線圈接地系統(tǒng)中的移植 49
5.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 50
5.5.1 故障錄波模塊的功能驗(yàn)證 50
5.5.2 圖形界面的實(shí)現(xiàn) 51
5.6小結(jié) 51
6 結(jié) 論 52
致 謝 53
參考文獻(xiàn) 54
附 錄 56
部分參 考 文 獻(xiàn)
[1] 要煥年，曹梅月. 電力系統(tǒng)諧振接地. 中國(guó)電力出版社，2002
[2] 劉和平. 新型快速可調(diào)消弧線圈接地系統(tǒng)研究. 重慶大學(xué)博士論文,2004
[3] 徐鳴，沈希等. 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù). 工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置,2005.2
[4] 李佑軍. 嵌入式系統(tǒng)綜述.現(xiàn)代電子技術(shù),2003.6
[5] 馬忠梅等. ARM&Linux 嵌入式系統(tǒng)教程. 北京航空航天大學(xué)出版社,2004
[6] 馬忠梅等. ARM嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用基礎(chǔ). 北京航空航天大學(xué)出版社,2002
