嵌入式電力通信設(shè)備基礎(chǔ)平臺(tái)的研究

摘要：由于電力各環(huán)節(jié)中的嵌入式通信設(shè)備日益復(fù)雜多樣，傳統(tǒng)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(shè)備的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行深入分析和總結(jié)提煉，梳理了一種嵌入式電力通信設(shè)備基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的構(gòu)建思路，著重闡述了其主要研究?jī)?nèi)容和開(kāi)發(fā)方法，并對(duì)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(yīng)用，證明了基于該平臺(tái)能夠快速、高效地開(kāi)發(fā)電力嵌入式通信設(shè)備，且對(duì)其他專(zhuān)業(yè)的設(shè)備開(kāi)發(fā)亦有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)平臺(tái)；電力通信設(shè)備；嵌入式；支撐平臺(tái)

0 引言
電力專(zhuān)用通信網(wǎng)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展逐步形成的，如今它已經(jīng)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。電力通信業(yè)務(wù)已廣泛應(yīng)用各種通信技術(shù)，隨著電網(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(duì)電力通信提出了高帶寬、高可靠性、容災(zāi)、廣覆蓋等新的需求。在這些通信設(shè)備中，嵌入式系統(tǒng)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，尤其是一些新技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)了人們對(duì)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的新思路和新需求。在屏蔽不同的硬件平臺(tái)甚至不同操作系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，中間件、虛擬機(jī)等概念的引用形成了符合通信設(shè)備上應(yīng)用軟件不同需求的支撐平臺(tái)，為上層的嵌入式應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)提供了統(tǒng)一接口，也為嵌入式系統(tǒng)提供了一種新的開(kāi)發(fā)模式和實(shí)現(xiàn)思想。
由于通信設(shè)備變得越來(lái)越復(fù)雜，導(dǎo)致嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜程度也越來(lái)越高，而當(dāng)前的通信設(shè)備開(kāi)發(fā)很多還是小作坊式的，重復(fù)開(kāi)發(fā)嚴(yán)重，導(dǎo)致大量的資源浪費(fèi)，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(tái)技術(shù)簡(jiǎn)化軟件的設(shè)計(jì)，通過(guò)模塊重用的思想減少開(kāi)發(fā)的工作量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，成為了一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。經(jīng)過(guò)多年的努力，中國(guó)電力科學(xué)研究院已經(jīng)在嵌入式電力通信設(shè)備開(kāi)發(fā)方面取得了一定的成果和經(jīng)驗(yàn)，例如應(yīng)用于智能變電站的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、配用電通信中的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、輔助輸電線(xiàn)路監(jiān)測(cè)的CMA監(jiān)測(cè)代理裝置。在這種情況下，為使嵌入式電力通信設(shè)備開(kāi)發(fā)朝著通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化、平臺(tái)化的方向發(fā)展，為系統(tǒng)內(nèi)外的互連、互通、互操作提供穩(wěn)定可靠的保障，研究和構(gòu)建嵌入式電力通信設(shè)備的基礎(chǔ)平臺(tái)是很有意義的。

1 研究?jī)?nèi)容
1．1 開(kāi)發(fā)階段的規(guī)范
基礎(chǔ)平臺(tái)的研發(fā)是為系列化的嵌入式設(shè)備開(kāi)發(fā)而服務(wù)的，脫離設(shè)備開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)平臺(tái)是缺乏應(yīng)用價(jià)值的。這也就造成了基礎(chǔ)平臺(tái)研發(fā)與實(shí)際的設(shè)備開(kāi)發(fā)密切相關(guān)、不可分割的狀況。因此明確和規(guī)范基礎(chǔ)平臺(tái)在嵌入式設(shè)備開(kāi)發(fā)的各個(gè)開(kāi)發(fā)階段的功能，對(duì)于構(gòu)建基礎(chǔ)平臺(tái)是具有重要意義的。
根據(jù)設(shè)備開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，歸納了五個(gè)開(kāi)發(fā)階段，基礎(chǔ)平臺(tái)按照這五個(gè)階段進(jìn)行更多的細(xì)化，明確職能分工，規(guī)范開(kāi)發(fā)流程，定義各環(huán)節(jié)的邊界和職能，形成開(kāi)發(fā)流程的整體指導(dǎo)書(shū)，也便于更好地管理項(xiàng)目。這五個(gè)階段是：前期的方案設(shè)計(jì)和驗(yàn)證；調(diào)試硬件，驗(yàn)證各功能板的基本功能；構(gòu)建系統(tǒng)平臺(tái)，在各功能板上建立相適應(yīng)的系統(tǒng)，形成開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)；構(gòu)建開(kāi)發(fā)平臺(tái)，在各功能板上以中間件為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)；輔助應(yīng)用調(diào)試，為應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員提供開(kāi)發(fā)環(huán)境，解決平臺(tái)相關(guān)問(wèn)題。
1．2 處理器的規(guī)劃和升級(jí)
在嵌入式通信設(shè)備領(lǐng)域，需要根據(jù)各設(shè)備的性能需求、功能需求、環(huán)境需求等應(yīng)用特點(diǎn)，構(gòu)建相適應(yīng)的基于處理器的最小系統(tǒng)，這就是嵌入式設(shè)備的處理器平臺(tái)。
結(jié)合應(yīng)用的需求分析對(duì)處理器平臺(tái)進(jìn)行整體的規(guī)劃，分別制成相應(yīng)的核心模塊用于不同規(guī)模的應(yīng)用場(chǎng)合，后續(xù)的開(kāi)發(fā)和升級(jí)可對(duì)各檔處理器平臺(tái)中進(jìn)行有針對(duì)性地開(kāi)發(fā)。這樣的開(kāi)發(fā)思路有利于設(shè)備開(kāi)發(fā)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。
1．3 技術(shù)總線(xiàn)的構(gòu)建
針對(duì)通信設(shè)備的特點(diǎn)，結(jié)合已有的設(shè)備開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，總結(jié)了以下三條技術(shù)總線(xiàn)進(jìn)行規(guī)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(shè)備中起著類(lèi)似中樞神經(jīng)的作用，保證了內(nèi)部數(shù)據(jù)流和控制指令的順利通暢。基于平臺(tái)組合的思想，分別對(duì)三種總線(xiàn)進(jìn)行了相應(yīng)的硬件接口定義、驅(qū)動(dòng)封裝和面向應(yīng)用的API規(guī)范，極大地提高了設(shè)備中的硬件模塊和程序接口的復(fù)用度。