CN104377829A - 基于Cortex-M3内核的新型DTU、FTU配电终端硬件平台 - Google Patents

基于Cortex-M3内核的新型DTU、FTU配电终端硬件平台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于Cortex-M3内核的新型DTU、FTU配电终端硬件平台，包括微控制单元，所述的为微控制单元分别和直流模拟量采集回路、遥信量采集回路、遥控输出回路、通信接口回路、供电回路及晶振回路连接，所述的微控制单元具有RS232或者CAN总线通讯***；直流模拟量采集回路包括电量隔离传感器、稳压回路及RC滤波回路；遥信量采集回路上设有光电耦合电路；本发明的配电终端硬件平台处理能力更加迅速、稳定、可靠，由于其集成了诸多的***芯片，优化了硬件电路设计，又支持诸如VXWORKS实时操作***，有力的保障了FTU、DTU整体***的可靠性，并且使降低了DTU，FTU设备的价格。

Description

基于Cortex-M3内核的新型DTU、FTU配电终端硬件平台
技术领域
本发明涉及配电终端硬件平台领域，特别是涉及一种基于Cortex-M3内核的新型DTU、FTU配电终端硬件平台。
背景技术
近年来，为了保证一个坚强的智能电力输送与分配网络，国家在电网上的投资力度越来越大，传统的配电网也正在经历一场技术革命，从一次设备到二次配电终端，都在进行着技术上的更新换代，老旧的配电二次设备由单一的CPU芯片外加简单地各种芯片扩展的硬件结构在处理速度和容量以及应用程序架构上已经不能满足现在智能电网下对大容量高实时性的数据的处理的要求，支持嵌入式操作***的内置采样及存储的MCU芯片的各种硬件平台正在逐渐的替代原先传统的硬件设计，其性价比已经远远超过老旧的二次终端设备。
以往老式的配电终端硬件回路，由功能简单的CPU、精度比较低的AD采集元件、外扩的RAM，ROM组成，整体硬件占用面积大，器件过多导致研发设计麻烦，调试复杂，增加了研发调试的成本 ，而且早期的CPU不支持嵌入式操作***，程序设计只能是主程序外加简单中断模式，由于没有任务调度的概念，终端响应外部事件的性能受主程序循环周期的影响，无法固定的有效的快速的反应外部发生的事件，导致各种性能指标比如精度、稳定性、抗干扰性、反应时间都满不了要求。如何创设一种集成度高、稳定性好、应用范围广、反应速度快的新的基于Cortex-M3内核的新型DTU、FTU配电终端硬件平台，具有十分积极的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于Cortex-M3内核的新型DTU、FTU配电终端硬件平台，使其
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于Cortex-M3内核的新型DTU、FTU配电终端硬件平台，包括微控制单元，所述的为微控制单元分别和直流模拟量采集回路、遥信量采集回路、遥控输出回路、通信接口回路、供电回路及晶振回路连接，所述的微控制单元具有RS232或者CAN总线通讯***；
直流模拟量采集回路包括电量隔离传感器、稳压回路及RC滤波回路，电量隔离传感器与稳压回路连接，稳压回路与RC滤波回路连接；
遥信量采集回路上设有光电耦合回路，光电耦合回路与微控制单元的数据管脚连接；
所述的遥控输出回路包括光电耦合回路和三极管放大驱动回路，光电耦合回路与三极管放大驱动回路连接，由三极管驱动继电器接入配电设备。
进一步的，所述的微控制单元为STM32F103VCT6。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点： 
1．）集成度高，本发明采用基于Cortex-M3内核的STM32F103VCT6MCU微控制器单元，取代了一大堆分立式的单一CPU外扩AD采样回路、RAM和ROM、通讯回路，真正的做到了all in one，解决分立式元件模式下的面积过大的问题。
2.）对外界事件反应速度快。本发明采用基于Cortex-M3内核的STM32F103VCT6 MCU微控制器单元处理，具有更快的中断速度，Cortex-M3采用了Tail-Chaining中断技术，完全基于硬件进行中断处理，能够对外界事件作出更快的响应。
3.）稳定性高。本发明采用基于Cortex-M3内核的最小***，由于内置了***芯片的功能，所以总线不出芯片，减少了外界对总线的干扰，因此它们的抗干扰能力较强，稳定性高。
4.）成本减少。由于近年来电子元器件跟新换代的速度加快，加量不加价，高性能的芯片的价格反而不高。这样一来，相对于原来大量的分立式元件的采购成本、研发成本、调试成本大大下降。
5.）采用先进的工业级芯片，电气隔离和电磁屏蔽设计符合国际标准，装置的硬件平台具有极高的抗干扰能力和工作可靠性；
6.）本发明性价比高，故障率极低，可以替代其他DTU、FTU的硬件设计电路。
所述的基于Cortex-M3的STM32F103VCT6 微控制器单元回路，完全基于硬件进行终端处理，处理能力更加迅速、稳定、可靠，由于其集成了诸多的***芯片，优化了硬件电路设计，又支持诸如VXWORKS实时操作***，有力的保障了FTU、DTU整体***的可靠性，并且使降低了DTU，FTU设备的价格。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的基于Cortex-M3内核的新型DTU、FTU配电终端硬件平台的连接示意图。
图2是本发明的微控制单元STM32F103VCT6回路的结构示意图。
图3是本发明的直流模拟量采集回路的结构示意图。
图4是本发明的遥信量采集回路的结构示意图。
图5是本发明的遥控输出回路的结构示意图。
具体实施方式
参照图1-5所示，本发明提供一种基于Cortex-M3内核的新型DTU、FTU配电终端硬件平台，包括微控制单元，所述的为微控制单元分别和直流模拟量采集回路、遥信量采集回路、遥控输出回路、通信接口回路、供电回路及晶振回路连接，所述的微控制单元具有RS232或者CAN总线通讯***；
直流模拟量采集回路包括电量隔离传感器1、稳压回路及RC滤波回路，电量隔离传感器1与稳压回路连接，稳压回路与RC滤波回路连接；
遥信量采集回路上设有光电耦合回路2，光电耦合回路2与微控制单元的数据管脚连接；
所述的遥控输出回路包括光电耦合回路2和三极管放大驱动回路，光电耦合回路与三极管放大驱动回路连接，由三极管驱动继电器接入配电设备。
较优的，所述的微控制单元为STM32F103VCT6。
参照图3所示，直流模拟量经过ZLIN1和ZLIN2输入，进入电量隔离传感器1，然后再依次经过稳压回路、RC滤波回路后与微控制单元连接，微控制单元内设有AD转换回路，将直流模拟量数字化后送入微控制单元STM32F103VCT6模块中，从而判断设备运行状况；
所述的遥信量采集回路将配电设备的分、合二进制开关量信号经过光电耦合回路2后，送入微控制单元STM32F103VCT6的数据管脚，经过微控制单元STM32F103VCT6逻辑模块分析和处理分析，从而来判断外界所控制的配电设备处于什么样的状态，比如是分开还是合上的状态。
微控制单元STM32F103VCT6经过逻辑判断或者人为命令通过自身相应的管脚输出电平信号到遥控输出回路，经过光电耦合回路2后，进入三极管放大驱动回路，由三极管驱动继电器，输出节点，接入配电设备的操作回路，从而远程控制设备运行。
直流模拟量采集回路采用电量隔离传感器1，起到变压器的作用，对信号进行了隔离，既提高了直流回路的抗干扰能力，又省却了外置AD芯片，减少了不必要的成本。
遥信量采集回路增加了光电耦合器件进行隔离，避免了外界的强电干扰造成的危险电压直接窜入微控制单元的管脚，对微控制器单元造成损坏。
遥控输出回路中设有光电耦合回路，可避免在电力***强电磁干扰环境下容易造成误动作。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于Cortex-M3内核的新型DTU、FTU配电终端硬件平台，其特征在于，包括微控制单元，所述的为微控制单元分别和直流模拟量采集回路、遥信量采集回路、遥控输出回路、通信接口回路、供电回路及晶振回路连接，所述的微控制单元具有RS232或者CAN总线通讯***；
直流模拟量采集回路包括电量隔离传感器、稳压回路及RC滤波回路，电量隔离传感器与稳压回路连接，稳压回路与RC滤波回路连接；
遥信量采集回路上设有光电耦合回路，光电耦合回路与微控制单元的数据管脚连接；
所述的遥控输出回路包括光电耦合回路和三极管放大驱动回路，光电耦合回路与三极管放大驱动回路连接，由三极管驱动继电器接入配电设备。
2.一种权利要求1所述的基于Cortex-M3内核的新型DTU、FTU配电终端硬件平台，其特征在于，所述的微控制单元为STM32F103VCT6。
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