詳解基于A(yíng)RM的直流系統故障檢測應用程序設計
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1 ARM微處理器S3C44BOX
考慮到設計應用的需要，選用了三星公司的S3C44BOX微處理器。這是該公司一款基于ARM7TDMI的SOC芯片。它一方面具有ARM處理器低功耗、高性能的優(yōu)點(diǎn)；又具有非常豐富的片上資源，非常適合嵌入式產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。其特點(diǎn)如下：
·采用ARM7TDMI內核，I/O電壓3.3V,內核電壓2.5V;
·內置鎖相環(huán)（PLL），系統主頻最高達66MHz;
·4種工作模式，可以實(shí)現電源管理以降低系統功耗；
·8kB的系統高速緩存（CACHE），極大地提高了系統運行速度；
·支持8個(gè)MEMORY BANK,最大外部存儲空間達256MB,并支持SDRAM;
·內置彩色LCD控制器；
·2路異步串口（UART）；
·71個(gè)通用I/O口；
·8通路模/數轉換器（ADC）；
·實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）和看門(mén)狗電路（WATCHDOG）。
2 直流系統接地故障檢測裝置總體結構
如圖1所示，可以看出此檢測裝置主要分為兩個(gè)部分：S3C44BOX主控單元及各種接口、信號采集及預處理單元。
此裝置將實(shí)現以下功能：
?。?）通常情況：此裝置處于在線(xiàn)監視狀態(tài)，通過(guò)采集現場(chǎng)信號并依據相關(guān)算法判斷直流系統是否存在一點(diǎn)接地；
?。?）直流系統發(fā)生一點(diǎn)接地：當發(fā)現直流系統存在一點(diǎn)接地時(shí)，并啟動(dòng)低頻信號源，向電網(wǎng)中注入低頻信號；
?。?）依次對低頻電壓和各個(gè)支路電流信號進(jìn)行同步采樣；通過(guò)直流系統每個(gè)支路上的電流互感器檢測出每個(gè)支路的電流信號。由多路開(kāi)關(guān)依次選通每個(gè)支路，將相關(guān)信號經(jīng)調理后進(jìn)行采樣，同步進(jìn)行低頻電壓信號的采樣，然后依次按照特定的基于小波變換的控制算法對采樣數據進(jìn)行處理，從而確定故障支路，將結果顯示在LCD或是遠程終端上以便于用戶(hù)查看并及時(shí)排除該接地故障。
3 軟件總體設計方案
對于一個(gè)開(kāi)放的嵌入式系統而言，其程序存儲器中一定要有系統的初始化代碼。初始化在系統復位后自動(dòng)完成。在系統的初始化中，必須包含如下的初始化代碼：設置入口指針、設置中斷向量表、初始化堆棧指針寄存器、初始化存儲器系統、初始化I/O端口以及需要改變處理器的工作模式、初始化應用程序存儲空間。之后，呼叫并開(kāi)始執行應用程序。
μC/OS-Ⅱ是基于μC/OS的，μC/OS自1992年以來(lái)已經(jīng)有好幾百個(gè)商業(yè)應用。μC/OS-Ⅱ是為嵌入式應用而設計的，這就意味著(zhù)，只要讀者有固化手段（C編譯、連接、下載和固化），μC/OS-Ⅱ可以嵌入到讀者的產(chǎn)品中成為產(chǎn)品的一部分?？梢灾皇褂忙藽/OS-Ⅱ中應用程序需要的那些]系統服務(wù)。也就是說(shuō)某產(chǎn)品可以只使用很少幾個(gè)μC/OS-Ⅱ調用，而另一個(gè)產(chǎn)品則使用了幾乎所有μC/OS-Ⅱ的功能。這樣可以減少產(chǎn)品中的] μC/OS-Ⅱ所需的存儲空間（RAM和ROM），這種可裁剪性是靠條件編譯實(shí)現的。只要在用戶(hù)的應用程序中（用#define constants 語(yǔ)句）定義哪些μC/OS-Ⅱ中的功能是應用程序需要的就可以了。程序和數據兩部分的存儲用量已被最大努力的壓低了。μC/OS-Ⅱ可以管理64個(gè)任務(wù)，然而，目前這一版本保留8個(gè)給系統。應用程序最多可以有56個(gè)任務(wù)。賦予每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級必須是不同的，這意味著(zhù)μC/OS-Ⅱ不支持時(shí)間片輪轉調度法（Round-robin Scheduling）。該調度法適用于調度優(yōu)先級平等的任務(wù)。
μC/OS-Ⅱ提供的僅僅是一個(gè)任務(wù)調度內核，需要在其基礎上擴展成實(shí)用的RTOS.根據該裝置的功能要求，系統軟件中需要實(shí)現相應的用戶(hù)任務(wù)：a.監視；b.報警；c.啟動(dòng)低頻信號源；d.低頻電壓采樣，并計算其幅值和初始相位；e.選通各個(gè)支路并檢測其電流信號，然后利用小波算法進(jìn)行判斷；f. 在LCD或遠程終端上顯示相關(guān)信息。其中任務(wù)e的具體流程如圖2所示。
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