第５期熊静，等：基于ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３的新型多功能电能质量分析仪设计

１２８ＭＢｙｔｅ①。本系统将ＡＤ配置在ＣＥ０，如图２所示，地址线ＡＤ［２１～１２］通过ＣＰＬＤ模拟的地址译码器分别产生２片ＡＤ的ＣＮＶＳＴ＼，ＣＳ＼，ＲＤ＼等控制信号。ＦＬＡＳＨ用作引导ＤＳＰ，将其配置在ＣＥ１空间。外扩ＳＤＲＡＭ在ＣＥ２，其余如实时时钟、以太网、ＵＳＢ等均配置在ＣＥ３空间。Ｃ６７１３支持１６个ＥＤＭＡ

（扩展的直接存储器访问）通道，每个通道都可以与相应的一些事件相关联，系统可以由ＤＭＡ控制器完成ＤＳＰ存储空间内的数据搬迁，其源／目的可以是片内存储器、片内外设或外部器件［６］①。利用Ｃ６７１３的这一功能，系统通过对相关寄存器的设置，由相应的同步事件、中断触发ＥＤＭＡ完成数据搬迁，大大提高了系统的工作效率。

Ｃ６７１３支持２个Ｉ２Ｃ接口，本装置将其用作外扩

络接口。一种是利用内置的物理层模块ＰＨＹ的收发口，另一种则是基ＭＩＩ（介质无关）标准，可与外部收发器连接接口③。为提高装置的通用性，本系统设计时将接口一作为双绞线端口，另一接口由收发器ＬＸＴ９７１接光纤。

１．５．３ＵＳＢ２．０

系统对外通信还配置１个ＵＳＢ２．０接口。系统选取ＣＹＰＲＥＳＳ公司的ＣＹ７Ｃ６８００１ＥＺ－ＵＳＢＳＸ２作为ＵＳＢ２．０接口芯片。ＳＸ２内置１个ＵＳＢ收发器，１个串行接口引擎（ＳＩＥ），以及１个收发数据用的命令解码器。支持８位或１６位外部主机接口，能与ＤＳＰｓ，ＡＳＩＣｓ，ＦＰＧＡｓ等绝大多数微处理器实现无缝连接，并且支持同步及异步２种接口方式④。其４个可配置端点共享一个４ＫＢｙｔｅ的ＦＩＦＯ空间［７］。ＳＸ２接口设计如图５所示。

ＤＳＰ

ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３

ＣＰＬＤ

２４ＭＦＤ［０～１５］

ＣＹ７Ｃ６８００１

Ｄ＋Ｄ－

ＥＥＰＲＯＭ。

当系统发生电压异常时，分析仪需自动记录异

常电压、电流值，并为异常值打上时标。实时时钟ＲＴＣ将为系统提供时间信息，此外，系统通过ＧＰＳ中断输出整分脉冲对ＲＴＣ进行校时。

利用Ｃ６７１３丰富的ＩＯ口（ＧＰＩＯ），系统设置了多个越限报警装置，并设计可驱动４个继电器动作。１．５通信模块１．５．１串口通信

Ｃ６７１３有２个多通道缓冲串行口（ＭｃＢＳＰ）。ＭｃＢＳＰ是由标准串口发展而来，支持全双工通信，拥有双缓冲寄存器，允许连续的数据流。此外，ＭｃＢＳＰ具有独立的时钟输入和帧同步信号，使用者可以选择内部时钟或是外部时钟②。由于ＭｃＢＳＰ的强大功能，设计者可以根据不同的需求将其配置为各种串口形式，使用非常灵活。本装置将ＭｃＢＳＰ０配置为ＲＳ－２３２供面板及打印机使用，另一串口ＭｃＢＳＰ１配置为ＲＳ－４８５，与液晶及键盘模块通信。１．５．２以太网

以太网（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）是目前一种使用广泛的、采用总线拓扑的网络技术。装置配置有１００Ｍｂｉｔ／ｓ的以太网接口，当装置固定安装时，可以完成装置间以及装置与上位机之间的通信，方便上位机对电能质量进行整体监控。其硬件设计如图４所示。

ＥＡ［３～１７］ＤＳＰ控制信号

ＰＣ

ＥＥＰＲＯＭ

图５ＵＳＢ端口图

Ｆｉｇ．５ＴｈｅＵＳＢｐｏｒｔ

Ａ［１～１５］ＡＥＮ

ＲＥＳＥＴＡＲＤＹＩＮＴＲ０ｎＲＤｎＷＲＤ［０～１５］ＬＡＮ９１Ｃ１１１

ＲＪ４５双绞线ＨＦＢＲ５８０３光纤ＬＸＴ９７１

ＣＰＬＤ

ＥＤ［０～１５］ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３

系统上电过程中，ＳＸ２内部逻辑将会自动检测

串行Ｉ２Ｃ口上是否有ＥＥＰＲＯＭ存在，如果有，则自动从ＥＥＰＲＯＭ加载，否则，控制器将从主机加载。本系统设定ＣＹ７Ｃ６８００１从ＥＥＰＲＯＭ加载。ＳＸ２有３个地址线，ＦＩＦＯＡＤＲ［０～２］，可以通过这３根地址线选通ＦＩＦＯ２，４，６，８以及命令接口。实际系统中将ＤＳＰ的低３位地址线Ａ［０～２］与ＳＸ２的３位地址线相连便可完成通道选择的控制［８］④。

计算间谐波，就要相应增加分析窗的宽度［９］，如果在嵌入式系统上实现将会占用大量的存储空间和ＣＰＵ执行时间。ＤＳＰ通过ＳＸ２对ＰＣ通信最快可以达到４８０Ｍｂｉｔ／ｓ④，实时地将采样数据上传至ＰＣ机，利用ＰＣ机的强大功能和海量存储，可以轻松实现实时波形显示、记录。利用这些记录数据，使用者可以根据自己的需要编写算法实现间谐波的分析。１．６电源模块

本系统所需电压输入标准较多，如有源滤波需要±５Ｖ，运算放大以及射极跟随需要±１２Ｖ，ＡＤ需要２．５Ｖ的参考电压，ＤＳＰ需要３．３Ｖ的ＩＯ电压以及１．２Ｖ的核电压。综合考虑经济性及抗干扰性以及系统总功耗，最终决定采用如图６所示的电源方案。

①ＴｅｘａｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３Ｂｆｌｏａｔ－ｐｏｉｎｔｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓｄａｔａｓｈｅｅｔ．

②ＴｅｘａｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ＤＳＰｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌｂｕｆｆｅｒｅｄｓｅｒｉａｌｐｏｒｔ（ＭｃＢＳＰ）ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｇｕｉｄｅ．

③ＳＭＳＣ，ＬＡＮ９１Ｃ１１１１０／１００ｎｏｎ－ＰＣＩＥｔｈｅｒｎｅｔｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐＭＡＣ＋ＰＨＹＤａｔａｓｈｅｅｔ．

，７ＴＭ图４以太网端口图

Ｆｉｇ．４ＴｈｅＥｔｈｅｒｎｅｔｐｏｒｔ

以太网控制芯片用ＳＭＳＣ公司的ＬＡＮ９１Ｃ１１１，

它公嵌入式系应用的第３代２