2.2 信號(hào)處理
低壓保護(hù)測(cè)控裝置主要采集的有三相交流電流，三相交流電壓、漏電流和溫度的8路模擬信號(hào)。通過(guò)電阻分壓、電流傳感器等方式進(jìn)行信號(hào)取樣，經(jīng)MCU內(nèi)部的基準(zhǔn)抬高后進(jìn)運(yùn)放放大、濾波后直接連接MCU內(nèi)部的4個(gè)8通道的16位ADC引腳，借助MCU內(nèi)部PDB模塊來(lái)啟動(dòng)ADC的交流采樣轉(zhuǎn)換并提供MCU采集ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果的中斷服務(wù)，這種不用MCU程序控制的數(shù)據(jù)采集方式提高了MCU的運(yùn)行效率。用于監(jiān)測(cè)斷路器、接觸器的開(kāi)關(guān)信號(hào)的9路開(kāi)關(guān)量干接點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離后接入MCU的GPIO引腳,MCU通過(guò)中斷定時(shí)查詢的方式獲取現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)信息。MCU通過(guò)高速信號(hào)采集和智能化分析和邏輯處理后通過(guò)片內(nèi)的GPIO輸出5路繼電器來(lái)進(jìn)行保護(hù)和控制輸出操作，信號(hào)處理電路見(jiàn)圖4。
2.3 通訊電路
低壓保護(hù)測(cè)控裝置采用總線型的分布式網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)，目前主流的是RS485-ModBus總線、RS485-ProfiBus總線、CAN-DeviceNet總線，其中最常用的是RS485的ModBus總線。通過(guò)MCF51EM256片內(nèi)的SCI單元，采用高速光耦6N137隔離和TI的抗ESD的SN75LBC184的485芯片硬件設(shè)計(jì)，軟件編寫MODBUS-RTU協(xié)議模塊，支持01、02、03、04、06、10等命令操作。同時(shí)利用片內(nèi)另外2個(gè)SCI部分，可外擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)的ProfiBus-DP、CAN-DeviceNet、Ethernet模塊可完成其他總線網(wǎng)絡(luò)的通訊。RS485-ModBus通訊電路見(jiàn)圖5.
2.4 MCU外圍及人機(jī)交互
通過(guò)MCU片內(nèi)LCD模塊可支持8×36點(diǎn)的段碼LCD顯示，可方便用戶簡(jiǎn)單交互調(diào)試；通過(guò)I2C/SCI接口同外接顯示模塊連接，完成人機(jī)交互操作。MCF51EM256的外圍電路圖見(jiàn)圖6。
3 軟件設(shè)計(jì)
利用FREESCALE的CODEWARRIOR開(kāi)發(fā)環(huán)境及免費(fèi)開(kāi)源的MQX（Message Queue eXecutive:消息隊(duì)列執(zhí)行）操作系統(tǒng)，結(jié)合低壓保護(hù)測(cè)控裝保護(hù)算法，合理的進(jìn)行任務(wù)劃分和任務(wù)模塊編寫，按保護(hù)測(cè)控裝置的交流采樣及數(shù)據(jù)預(yù)處理、保護(hù)判斷、驅(qū)動(dòng)輸出、人機(jī)交互及通訊進(jìn)行任務(wù)劃分，并進(jìn)行相關(guān)任務(wù)模塊的程序編寫，實(shí)現(xiàn)軟件中良好的移植維護(hù)性和高可靠性要求。
3.1 MQX操作系統(tǒng)移植
為了適應(yīng)不同體系結(jié)構(gòu)的處理器和開(kāi)發(fā)板，MQX必須把一部分與具體硬件設(shè)備相關(guān)的代碼作為抽象的接口保留出來(lái)，硬件驅(qū)動(dòng)由硬件設(shè)計(jì)方具體實(shí)現(xiàn)，這就是MQX移植，在MQX的BSP、PSP的文件夾中進(jìn)行修改和剪裁，MQX3.6及以后的版本均支持MCF51EM256的BSP、PSP的驅(qū)動(dòng)代碼，開(kāi)發(fā)者只做少量移植工作就能適應(yīng)不同項(xiàng)目的需求，同時(shí)通過(guò)對(duì)user_config.h進(jìn)行配置，可選擇打開(kāi)/關(guān)閉外設(shè)來(lái)進(jìn)行剪裁。
