詳解基于ARM的直流系統(tǒng)故障檢測應(yīng)用程序設(shè)計

　　1 ARM微處理器S3C44BOX

　　考慮到設(shè)計應(yīng)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；又具有非常豐富的片上資源，非常適合嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)。其特點如下：

　　·采用ARM7TDMI內(nèi)核，I/O電壓3.3V,內(nèi)核電壓2.5V;

　　·內(nèi)置鎖相環(huán)（PLL），系統(tǒng)主頻最高達66MHz;

　　·4種工作模式，可以實現(xiàn)電源管理以降低系統(tǒng)功耗；

　　·8kB的系統(tǒng)高速緩存（CACHE），極大地提高了系統(tǒng)運行速度；

　　·支持8個MEMORY BANK,最大外部存儲空間達256MB,并支持SDRAM;

　　·內(nèi)置彩色LCD控制器；

　　·2路異步串口（UART）；

　　·71個通用I/O口；

　　·8通路模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）；

　　·實時時鐘（RTC）和看門狗電路（WATCHDOG）。

　　2 直流系統(tǒng)接地故障檢測裝置總體結(jié)構(gòu)

　　如圖1所示，可以看出此檢測裝置主要分為兩個部分：S3C44BOX主控單元及各種接口、信號采集及預處理單元。

　　此裝置將實現(xiàn)以下功能：

　?。?）通常情況：此裝置處于在線監(jiān)視狀態(tài)，通過采集現(xiàn)場信號并依據(jù)相關(guān)算法判斷直流系統(tǒng)是否存在一點接地；

　?。?）直流系統(tǒng)發(fā)生一點接地：當發(fā)現(xiàn)直流系統(tǒng)存在一點接地時，并啟動低頻信號源，向電網(wǎng)中注入低頻信號；

　?。?）依次對低頻電壓和各個支路電流信號進行同步采樣；通過直流系統(tǒng)每個支路上的電流互感器檢測出每個支路的電流信號。由多路開關(guān)依次選通每個支路，將相關(guān)信號經(jīng)調(diào)理后進行采樣，同步進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(shù)據(jù)進行處理，從而確定故障支路，將結(jié)果顯示在LCD或是遠程終端上以便于用戶查看并及時排除該接地故障。

　　3 軟件總體設(shè)計方案

　　對于一個開放的嵌入式系統(tǒng)而言，其程序存儲器中一定要有系統(tǒng)的初始化代碼。初始化在系統(tǒng)復位后自動完成。在系統(tǒng)的初始化中，必須包含如下的初始化代碼：設(shè)置入口指針、設(shè)置中斷向量表、初始化堆棧指針寄存器、初始化存儲器系統(tǒng)、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(yīng)用程序存儲空間。之后，呼叫并開始執(zhí)行應(yīng)用程序。

　　μC/OS-Ⅱ是基于μC/OS的，μC/OS自1992年以來已經(jīng)有好幾百個商業(yè)應(yīng)用。μC/OS-Ⅱ是為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計的，這就意味著，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(yīng)用程序需要的那些]系統(tǒng)服務(wù)。也就是說某產(chǎn)品可以只使用很少幾個μC/OS-Ⅱ調(diào)用，而另一個產(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現(xiàn)的。只要在用戶的應(yīng)用程序中（用#define constants 語句）定義哪些μC/OS-Ⅱ中的功能是應(yīng)用程序需要的就可以了。程序和數(shù)據(jù)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個任務(wù)，然而，目前這一版本保留8個給系統(tǒng)。應(yīng)用程序最多可以有56個任務(wù)。賦予每個任務(wù)的優(yōu)先級必須是不同的，這意味著μC/OS-Ⅱ不支持時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法（Round-robin Scheduling）。該調(diào)度法適用于調(diào)度優(yōu)先級平等的任務(wù)。

　　μC/OS-Ⅱ提供的僅僅是一個任務(wù)調(diào)度內(nèi)核，需要在其基礎(chǔ)上擴展成實用的RTOS.根據(jù)該裝置的功能要求，系統(tǒng)軟件中需要實現(xiàn)相應(yīng)的用戶任務(wù)：a.監(jiān)視；b.報警；c.啟動低頻信號源；d.低頻電壓采樣，并計算其幅值和初始相位；e.選通各個支路并檢測其電流信號，然后利用小波算法進行判斷；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。