嵌入式電力通信設備基礎平臺的研究

摘要：由于電力各環(huán)節中的嵌入式通信設備日益復雜多樣，傳統的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式難以滿(mǎn)足要求。在此基于多款電力通信設備的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，進(jìn)行深入分析和總結提煉，梳理了一種嵌入式電力通信設備基礎開(kāi)發(fā)平臺的構建思路，著(zhù)重闡述了其主要研究?jì)热莺烷_(kāi)發(fā)方法，并對技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了分析。通過(guò)在實(shí)際開(kāi)發(fā)中的應用，證明了基于該平臺能夠快速、高效地開(kāi)發(fā)電力嵌入式通信設備，且對其他專(zhuān)業(yè)的設備開(kāi)發(fā)亦有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：基礎平臺；電力通信設備；嵌入式；支撐平臺

0 引言
電力專(zhuān)用通信網(wǎng)是隨著(zhù)電力系統的發(fā)展逐步形成的，如今它已經(jīng)是現代電力系統不可缺少的重要組成部分。電力通信業(yè)務(wù)已廣泛應用各種通信技術(shù)，隨著(zhù)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的發(fā)展和企業(yè)信息化進(jìn)一步發(fā)展，對電力通信提出了高帶寬、高可靠性、容災、廣覆蓋等新的需求。在這些通信設備中，嵌入式系統得到了越來(lái)越多的應用，尤其是一些新技術(shù)的應用帶來(lái)了人們對嵌入式系統開(kāi)發(fā)的新思路和新需求。在屏蔽不同的硬件平臺甚至不同操作系統基礎之上，中間件、虛擬機等概念的引用形成了符合通信設備上應用軟件不同需求的支撐平臺，為上層的嵌入式應用軟件的開(kāi)發(fā)提供了統一接口，也為嵌入式系統提供了一種新的開(kāi)發(fā)模式和實(shí)現思想。
由于通信設備變得越來(lái)越復雜，導致嵌入式系統的復雜程度也越來(lái)越高，而當前的通信設備開(kāi)發(fā)很多還是小作坊式的，重復開(kāi)發(fā)嚴重，導致大量的資源浪費，同時(shí)也使得開(kāi)發(fā)速度和產(chǎn)品質(zhì)量難以滿(mǎn)足市場(chǎng)發(fā)展的需求。如何通過(guò)平臺技術(shù)簡(jiǎn)化軟件的設計，通過(guò)模塊重用的思想減少開(kāi)發(fā)的工作量，提高系統的穩定性，成為了一項十分緊迫的任務(wù)。經(jīng)過(guò)多年的努力，中國電力科學(xué)研究院已經(jīng)在嵌入式電力通信設備開(kāi)發(fā)方面取得了一定的成果和經(jīng)驗，例如應用于智能變電站的工業(yè)以太網(wǎng)交換機、配用電通信中的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )設備、輔助輸電線(xiàn)路監測的CMA監測代理裝置。在這種情況下，為使嵌入式電力通信設備開(kāi)發(fā)朝著(zhù)通用化、標準化、系列化、模塊化、平臺化的方向發(fā)展，為系統內外的互連、互通、互操作提供穩定可靠的保障，研究和構建嵌入式電力通信設備的基礎平臺是很有意義的。

1 研究?jì)热?br />1．1 開(kāi)發(fā)階段的規范
基礎平臺的研發(fā)是為系列化的嵌入式設備開(kāi)發(fā)而服務(wù)的，脫離設備開(kāi)發(fā)的基礎平臺是缺乏應用價(jià)值的。這也就造成了基礎平臺研發(fā)與實(shí)際的設備開(kāi)發(fā)密切相關(guān)、不可分割的狀況。因此明確和規范基礎平臺在嵌入式設備開(kāi)發(fā)的各個(gè)開(kāi)發(fā)階段的功能，對于構建基礎平臺是具有重要意義的。
根據設備開(kāi)發(fā)經(jīng)驗的總結，歸納了五個(gè)開(kāi)發(fā)階段，基礎平臺按照這五個(gè)階段進(jìn)行更多的細化，明確職能分工，規范開(kāi)發(fā)流程，定義各環(huán)節的邊界和職能，形成開(kāi)發(fā)流程的整體指導書(shū)，也便于更好地管理項目。這五個(gè)階段是：前期的方案設計和驗證；調試硬件，驗證各功能板的基本功能；構建系統平臺，在各功能板上建立相適應的系統，形成開(kāi)發(fā)的基礎；構建開(kāi)發(fā)平臺，在各功能板上以中間件為基礎實(shí)現應用軟件開(kāi)發(fā)基礎；輔助應用調試，為應用開(kāi)發(fā)人員提供開(kāi)發(fā)環(huán)境，解決平臺相關(guān)問(wèn)題。
1．2 處理器的規劃和升級
在嵌入式通信設備領(lǐng)域，需要根據各設備的性能需求、功能需求、環(huán)境需求等應用特點(diǎn)，構建相適應的基于處理器的最小系統，這就是嵌入式設備的處理器平臺。
結合應用的需求分析對處理器平臺進(jìn)行整體的規劃，分別制成相應的核心模塊用于不同規模的應用場(chǎng)合，后續的開(kāi)發(fā)和升級可對各檔處理器平臺中進(jìn)行有針對性地開(kāi)發(fā)。這樣的開(kāi)發(fā)思路有利于設備開(kāi)發(fā)的模塊化、標準化、系列化。
1．3 技術(shù)總線(xiàn)的構建
針對通信設備的特點(diǎn)，結合已有的設備開(kāi)發(fā)的基礎，總結了以下三條技術(shù)總線(xiàn)進(jìn)行規范化開(kāi)發(fā)，即千兆以太網(wǎng)交換總線(xiàn)、百兆以太網(wǎng)交換總線(xiàn)和面向控制的低速串行總線(xiàn)。這三條總線(xiàn)有其不同特點(diǎn)和特性，在通信設備中起著(zhù)類(lèi)似中樞神經(jīng)的作用，保證了內部數據流和控制指令的順利通暢?；谄脚_組合的思想，分別對三種總線(xiàn)進(jìn)行了相應的硬件接口定義、驅動(dòng)封裝和面向應用的API規范，極大地提高了設備中的硬件模塊和程序接口的復用度。