[發(fā)明專利]具有雙CPU的主控裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910048612.7
• 申請日: 2009-03-31
• 公開（公告）號: CN101854049A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔大勇;陳漫紅;范志杰;高軍;邵東;邱錫為;張志成
• 申請（專利權(quán)）人: 上海致達智利達系統(tǒng)控制有限責任公司;上海理工大學
• 主分類號: H02H3/02
• 分類號: H02H3/02;G05B15/02
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽;刁文魁

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及變電站繼電保護和自動化測控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種測控一體化裝置中具有雙CPU的主控裝置。

【背景技術(shù)】

在我國110KV及以下電網(wǎng)中，保護測控一體化裝置已得到越來越多的采用。此類裝置打破了過去保護和測控分別安裝，接線，調(diào)試的模式，節(jié)省了大量的人力，物力資源。之所以在過去的應用中將保護裝置和測控裝置獨立開，主要是出于對保護動作可靠性的考慮，因此即使現(xiàn)在將保護和測控一體化后，仍然必須保證保護動作的可靠性。為此很多廠家采用了多CPU模式，其中一塊CPU(DSP)專門負責保護的交流量采樣和其動作邏輯，而另一塊CPU(ARM)負責傳統(tǒng)遠動測控設(shè)備的通訊功能。兩片CPU的數(shù)據(jù)交換一般采用主從和共享內(nèi)存兩種方式：主從方式和共享內(nèi)存方式。

如圖1所示，主從方式從數(shù)據(jù)的角度講，通訊CPU數(shù)據(jù)庫102從保護CPU數(shù)據(jù)庫101得到數(shù)據(jù)，然后按照選定規(guī)約重新打包后送往上位機。保護CPU實際上是通訊CPU的子設(shè)備，而通訊CPU完成的是規(guī)約轉(zhuǎn)換的作用。這樣雖然在一定程度上保證了保護部分的穩(wěn)定性，但也有以下幾點問題：

(1)資源的浪費和分配不合理

保護CPU的通訊口全部都處于閑置狀態(tài)，而通訊CPU一般最多擁有兩個通訊口，又顯得拙襟見肘，甚至不夠用。

保護CPU只能完成保護功能，而通訊CPU只能完成規(guī)約轉(zhuǎn)換功能。兩者不能根據(jù)情況靈活分配負擔。

(2)靈活的邏輯功能不能被采用

保護邏輯需要靈活性，而負責遠動部分的通訊CPU也同時需要一定的邏輯計算能力。這就需要兩片CPU都希望擁有邏輯編程功能，很明顯這是冗余的重復投資。

即使雙方都擁有邏輯編程功能，也不能解決數(shù)據(jù)交叉的問題，也就是說，各自的邏輯功能只能用本方數(shù)據(jù)庫中有的數(shù)據(jù)，對方的數(shù)據(jù)不能參與邏輯運算。

從邏輯編程組態(tài)的角度也無法將一部分邏輯傳給保護CPU，另一部分傳給通訊CPU。

這樣就使邏輯編程功能失去實現(xiàn)的可能。

如圖2所示，共享內(nèi)存方式是在兩片CPU201、202之間采用雙端口RAM作為共享數(shù)據(jù)庫203，使用共享數(shù)據(jù)庫203使得雙方都將各自的數(shù)據(jù)存入同一片內(nèi)存，由于它們所采集的數(shù)據(jù)點是不同的，所以它們總是寫入不同的內(nèi)存地址空間，不存在交叉寫入的不確定問題。在數(shù)據(jù)的讀取方面，雙方卻看到完全一致的數(shù)據(jù)內(nèi)存，即數(shù)據(jù)庫。圖中EMIF表示存儲擴展接口，AHB表示系統(tǒng)總線。這種方式是用增加硬件的方法來減少了軟件的數(shù)據(jù)交換功能，存在的問題是：

(1)雙端口RAM的成本非常高，而且大容量的不多。從產(chǎn)品的性價比考慮，不很值得。

(2)增加了雙端口RAM，使得制板布線陡然增加難度和密度。很可能必須增加PCB層數(shù)。這又大大提高了成本。

(3)雙端口RAM使用并不普遍，使得采購周期延長，供貨穩(wěn)定性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種具有雙CPU的主控裝置，本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中雙CPU主控裝置中的CPU通訊端口分配不合理的情況，使其中任一側(cè)CPU運行時，其輸入和輸出對整個系統(tǒng)都是有效的。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)手段實現(xiàn)：

一種具有雙CPU的主控裝置，包含第一CPU單元和第二CPU單元，所述第一CPU單元和第二CPU單元各自包含一個獨立數(shù)據(jù)庫，第一CPU單元的獨立數(shù)據(jù)庫和第二CPU單元的獨立數(shù)據(jù)庫之間設(shè)置有一透明數(shù)據(jù)橋，第一CPU單元的獨立數(shù)據(jù)庫與第二CPU單元的獨立數(shù)據(jù)庫通過所述透明數(shù)據(jù)橋保持數(shù)據(jù)同步。

所述第一CPU單元為保護CPU單元，第二CPU單元為通訊CPU單元。

第一CPU單元的獨立數(shù)據(jù)庫和第二CPU單元的獨立數(shù)據(jù)庫的內(nèi)存空間大小相等。

所述第一CPU單元和第二CPU單元中各自包含同步程序和同步棧，同步程序在各自的CPU單元中運行，監(jiān)視同步棧中待同步的數(shù)據(jù)并完成同步。

每個獨立數(shù)據(jù)庫中包含有若干存放主控裝置數(shù)據(jù)信息的子庫。

所述字庫中的信息包含：遙信、遙測、電度、遙控隊列、遙調(diào)隊列以及事件隊列。

其中，所述同步程序完成同步的步驟為：

第一CPU單元通過交流采樣得到數(shù)據(jù)后放入第一CPU單元的獨立數(shù)據(jù)庫，同時為本次數(shù)據(jù)更新信息設(shè)置一待同步標志；

主控裝置中的第一掃描程序掃描該待同步標志，將數(shù)據(jù)更新信息壓入同步棧；

第一CPU單元中的第二掃描程序以查詢的方式掃描同步棧信息，如果發(fā)現(xiàn)更新，則通過串行同步總線將更新信息發(fā)給第二CPU單元。