MCF5282微處理器在電力控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

本文中將介紹一種新型嵌入式微處理器MCF5282以及由它設(shè)計(jì)出的嵌人式主模板，能夠滿足多種通信方式的要求，而且其處理速度和實(shí)現(xiàn)多通道交直流采樣的精度比起上述三類芯片都要高得多，其實(shí)時(shí)性也更完美。 　　

1 MCF5282微處理器的主要特點(diǎn)
　　
MCF5282微處理器是迄今為止Motorola推出的最高集成度的ColdFire系列32位微處理器，內(nèi)含有2 KB的高速緩沖存儲器Cache、64 KB的隨機(jī)存儲器RAM和512KB的閃存Flash，其I／0口總數(shù)達(dá)到152個。它還采用智能DigjtalDNA技術(shù)，在66 MHz下工作速度為59Dhrystone2．1 MIPS。此外，MCF5282微處理器還具有新型設(shè)備：

　　◆快速以太網(wǎng)媒體存取控制(MAC)，支持100 MbpsMII，10 Mlaps MII和10 Mbps 7線實(shí)際接口，它使以太網(wǎng)連接從板級擴(kuò)展到芯片級，這是MCF5282區(qū)別于其他類型處理器的特色之一。
　　◆QSPI模塊，提供帶有序列傳輸性能的串行外圍接口。
　　◆3個通用異步串行接口模塊UART。
　　◆I2C系統(tǒng)總線模塊。
　　◆CAN 2．0B標(biāo)準(zhǔn)接口模塊。
　　◆4個32位的DMA定時(shí)／計(jì)數(shù)器、8個16位通用定時(shí)／計(jì)數(shù)器、4個周期中斷定時(shí)／計(jì)數(shù)器。
　　◆8路10位A／D轉(zhuǎn)換器模塊(QADC)。
　　◆DMA控制模塊，可對8位、16位、32位的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。
　　◆2個中斷控制模塊，每個中斷控制模塊可管理7級中斷，每級又有9個中斷源，共可管理126個中斷源。
　　◆帶沖突檢測的復(fù)位控制模塊。
　　◆電源管理模塊(PWW)共有四種運(yùn)行模式：Run．Wait，Doze-和Stop。
　　
2 微機(jī)保護(hù)裝置的嵌入式主模板

2．1 微機(jī)保護(hù)裝置的工作原理
　　
由待保護(hù)系統(tǒng)送來的電流電壓信號，經(jīng)電流電壓互感器變換后產(chǎn)生低電壓信號(±10 V內(nèi))送入主模板。主模板內(nèi)的MCF5282微處理器運(yùn)行片內(nèi)的保護(hù)軟件，進(jìn)行信號采樣，完成各種數(shù)值運(yùn)算、分析及處理，從而確定待保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。如有故障，則由MCF5282經(jīng)輸出模板發(fā)出跳閘動作信號，達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)的目的；同時(shí)，由各種通信方式將保護(hù)動作信息送入管理模板和上位機(jī)，記錄、保存數(shù)據(jù)并報(bào)警，完成微機(jī)保護(hù)裝置的工作過程。
　　
2. 2 MCF5282構(gòu)成的嵌入式主模板
　　
筆者在設(shè)計(jì)110 kV高電壓的微機(jī)保護(hù)裝置中，選擇以MCF5282為核心，構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)的硬件主模板。它主要由數(shù)據(jù)采樣、存儲器、開關(guān)量輸入輸出、通信以及串行時(shí)鐘和E2PROM等電路組成，如圖1所示。

　　
以下將對MCF5282與各個部分的連接及工作原理加以敘述。
　　
2.2.1 MCF5282電路
　　
為提高主模板的可靠性，應(yīng)盡量減少M(fèi)CF5282的外圍器件，設(shè)計(jì)MCF5282以單片方式運(yùn)行，MCF5282采用I／O端口或功能端口，與外部進(jìn)行信息交換。系統(tǒng)的復(fù)位電路采用帶電源監(jiān)視的復(fù)位電路芯片IMP706R，在裝置上電、電源電壓異常、手動復(fù)位和程序運(yùn)行混亂或超時(shí)而產(chǎn)生“死鎖”時(shí)可使系統(tǒng)復(fù)位，其電路如圖2所示。

　　
2.2.2 存儲器和數(shù)據(jù)采樣電路
　　
存儲器選用2片F(xiàn)Ml8L08，數(shù)據(jù)采樣選用AD976A，兩種器件的數(shù)據(jù)線、地址線共用，控制線除片選線外，其他線共用，如圖3所示。MCF5282微處理器中的軟件以I／O端口方式操作這些信號線。