山东科技大学学士学位论文 6 总结与展望
RELAY-SPDT+24VR3TXD03.3KGND
图9 开关量输出电路
3.4 频率测量电路的设计
由于采样周期与电网中的频率有关，而电网中的频率又是变化的，为了实现采样的整分割，必须跟踪电网中的频率信号。频率的测量是通过采集测量每个电压周期信号上升沿之间的时间差来实现的。电压波形经过过零电压比较器LM211产生方波，送入TMS320LF2407A的捕获定时器引脚CAP1进行上升沿捕获，采用定时/计数器1作为时间基准20。频率测量电路如图10所示[21]。
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+15+3.3C50.1uFR44K7GNDC60.1uF16GNDR3100K15R1UoC10.1uFGND4K7C210uF12C414LM2110.01uFGNDGND-15VR2Ui C30.01uFGND10K9
图10 频率测量电路
3.5 通信单元设计
3.5.1 双绞线
计算机之间的通信是依靠通信介质来完成的。本设计中选用非屏蔽双绞线做通信介质。双绞线由于价格便宜和安装简便，是目前被广泛使用的通信介质。双绞线是两条相互绝缘的细芯铜导线缠绕在一起构成的，以减少信号在电缆中传输的噪声和电磁干扰。双绞线分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）两种。非屏蔽双绞线因为价格低，数据传输可靠性高，因此被广泛应用于计算机网络组建中。在以太网通信方式中，一般也都是采用非屏蔽双绞线。非屏蔽双绞线使用RJ-45接头连接到网络设备上，连接的可靠性较高[22]。
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3.5.2 以太网通信设计
以太网(Ethernet) 是一类满足一套标准规范的计算机局域网（技术），它主要是由若干个站点（网络节点）和将其连接到网上的设备以及传输站点间信息的各种传输介质组成。以太网发展到今天已经经历了30多年的历史，由于其技术不断更新，使其仍然生机勃勃，成为目前应用最为广泛的基带总线局域网[23]。以太网具有无可比拟的优越性
? 结构简单、成本低廉
? 有良好的兼容性能网络的无缝对接 ? 充分的网络灵活性
? 克服了介入网与干线网之间的瓶颈效应 ? 实现了LAN与MAN、WAN的无缝连接 以太网通信系统的结构框图如图11所示
以太网接口 以太网控制器 ARM处理器
图11 以太网通信系统结构框图
以太网接口采用标准插座HR901170A.
以太网控制器采用我国台湾REALTEK公司的RTL8019AS 芯片, RTL8019AS 是一种高度集成的以太网控制芯片，它在一块芯片上集成了RTL8019内核和一个16KB的SDRAM存储器。具有8/16位总线模式，集成了IEEE802.3协议标准的介质访问控制子层(MAC)和物理层的性能，与即插即用的NE2000适配器相兼容，支持UTP，AUI和BNC自动检测, 支持16条I/O 基本地址选项和额外I/O地址输入输出完全解码方式，支持存储器瞬时读写，收发可同时达到10Mbps的速率，由于其支持以太网全双工通信方式，可通
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过双绞线与全双工以太网网关连接，进行同步首发，所以它不仅可以将带宽由10Mbps扩展到20Mbps，应为以太网CSMA/CD协议的信道冲突检测特性而避免了性能下降的问题。另外，RTL8091AS内置16KB的SRAM，支持I/O口地址的完全解码，具有LED指示功能。其接口符合Ethernet2和IEEE802.3（10Base5,10Base2,10BaseT）标准[24]。ARM9与以太网连接电路如图12所示。
86858483828180I/O6I/O5I/O4I/O3I/O2I/O1I/O0123456789101112131466676869707172737475767778798081+3.31112AB0AB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7AB8AB9AB10AB11AB12AB13D16D17D18D19D20D21D22D23D24D25D26D27D28D29D30D31GND AT91RM9200PBNWR2NWR1PCIOA0A1A2A3A4D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14VDD02134567850515253545556575859606162636401234567891011121314151617181920212223INTOIOEBIOWBAENSA0SA1SA2SA3SA4SD0SD1SD2SD3SD4SD5SD6SD7SD8SD9SD10SD11SD12SD13SD14SA10SA11SA12SA13SA14SA15SA16SA17SA18SA1925262728293031323334GNDSA5RTL8019ASSA6SA7SA8SA91011121314IOCSO24GND 14GND15+5+1.813474849RXD0RXD1RXD2VDD3.3VDD1.8TXD0TXD1TXD2444546GND
图12 ARM9与以太网控制器连接电路
RTL8019AS 收发数据都采用IEEE802.3 协议, 发送部分只要把数据写入缓冲区, 启动执行命令, RTL8019AS 自动发送。一般在R A M 内开辟2 个以太网数据包的空间作为发送缓冲区。作为一个集成的以太网芯片, 数
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据的发送校验, 总线数据包的碰撞检测与避免是由芯片自己完成的。只需要配置发送数据的物理层地址、源地址、目的地址、数据包类型以及发送的数据就可以了。RTL8019AS 接收到以太网数据包后自动将其存在接收缓冲区并发出中断信号, 在中断程序里通过DMA 就可接收到数据, 即通过远端DMA 把数据从RTL8019AS 的RAM空间,读回ARM中处理[25][26]。
3.6 电源设计
根据国家电力行业标准，当故障或其他原因导致停电时，FTU应仍能可靠地上报信息和接受远方控制。故FTU的工作电源需设蓄电池作备用电源。本系统电源由两部分组成，一部分是直接取自馈电线路, 由配电网高压馈电线路通过PT供给系统220V交流电源输入模块, 然后通过DC-DC转换，电源输出24V电压给FTU的各模块工作,正常情况下，FTU采用此种供电方式；另外输出一组24V直流工作电压进入FTU 采集控制板后,经过DC/DC模块转化为5V,供给蓄电池组充电。当交流断电时，电源快速切换到蓄电池组供电，保证FTU仍能正常工作。双电源切换电路如图13所示。设A端有电时，J-1、J-2吸合于常开触点，这时候FTU由A端供电。当A端失电时，J-1、J-2合于常闭触点，这时B端供电，从而保证了在一侧失电时保证了供电的连续性。
B A Ua J-1 J 电源 Ub J-2
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