浅析兼容串行通信与以太网通信的微机保护通信系统

　　【摘要】本文根据微机保护通信系统的要求，设计了由以太网与串行通信相结合的通信系统，阐述了通信系统的硬件构成，完成了相关驱动程序与通信功能软件的编写。

　　【关键词】微机保护；通信系统；串行通信；以太网

　　本文介绍了微机保护的一种通信系统，该通信系统采用以太网通信与串行通信相结合的方式构成。

　　一、硬件构成

　　1.1串行通信接口

　　装置中，考虑到需要处理的数据较多，数字算法的计算量大，因此在保护CPU的选择上采用的是TI公司的新一代高性能32位浮点DSP芯片TMS320VC33。在装置中设置了两个串行通信口，其中串口1固定为RS-232，在实际应用中用来实现串口打印实时数据和各种参数，串口2可以通过跳线选择为RS-232或RS-485模式，用来组网通信。

　　1.2以太网接口

　　基于DSP与RTL8019AS组成的以太网，DSP主处理器与网卡之间的接口主要实现的功能有：（1）主处理器通过接口电路对网卡芯片进行控制，包括对网卡的逻辑控制、读写控制、复位等；（2）主处理器与网卡之间的数据交换，DSP通过接口电路对网卡接收数据进行读取，将需要发送的数据写入网卡缓存。

　　二、通信功能的软件实现

　　2.1串行通信的软件设计

　　2.1.1UART的驱动程序设计

　　下面就简要介绍一下相关的寄存器的情况与设置。（1）线路控制寄存器（LCR）。线路控制寄存器（LCR）存放串口传送的二进制位串数据格式，LCR是一个8位的寄存器，各位的定义如下：d0d1是字长选择位，若d0d1=00，传送的字长为5位；d0d1=1时字长为6；d0d1=0时字长为7；d0d1=11时字长为8。d2位是停止位选择，d2=0时停止位为1位；d2=1时停止位为1.5位。d3=0时校验有效；d3=1时检验无效。d4是校验类型位，d4=0时进行奇校验；d4=1时进行偶校验。d7位（DLAB）是锁定波特率发生器位，d7=1时访问波特率因子寄存器；d7=0时访问其他寄存器。在本系统中，使d0d1=11，选择的8位字长；d2=0，选择1位停止位；d3=0，校验有效；d4=1，选择进行偶校验。（2）波特率因子寄存器（DLL&DLH）。两个8位的波特率因子寄存器构成一个16位的波特率因子寄存器。在TL16C752的内部具有波特率发生器，产生发送数据的时钟信号。波特率因子可以通过下列算式求出：波特率因子=基准时钟频率/（16×波特率）。（3）FIFO控制寄存器（FCR）。这个寄存器用来设置FIFO的允许/禁止、清除FIFO、设置接收FIFO的触发级别和选择DMA模式。

　　2.1.2通信的软件设计

　　在约定的监控系统与保护系统之间采用主从方式进行通讯，因而保护系统总是被动接收指令，即始终为从动站。保护系统的通讯模块在完成初始化工作后随即进入接收状态。当通讯接口收到完整的链路规约数据单元（LPDU）时将对其进行校错，出错丢弃这个数据9yQEIq8FpP2HkmFvLC0lQA==单元。保护系统收到的LPDU有3种类型：第一种是2级数据请求帧，保护系统将以测量值LPDU作为回答；第二种是1级数据请求帧，此时先判断FCB是否变化，有变化则以新的ASDU形成LPDU并填充发送缓冲区，否则重发上一个LPDU；第三种是命令帧或下传数据帧。在这里我们将2级数据与1级数据同时召唤，使用户进程得以简化。

　　2.2以太网通信的软件设计

　　网络接口通过2个DMA操作来完成数据的接收和发送。本地DMA完成RTL8019AS与其内部FIFO队列之间的数据传送，远程DMA完成RTL8019AS与CPU之间的数据传送。

　　2.2.1RTL8019AS的初始化

　　为了使RTL8019AS启动并处于准备接收或准备发送数据的状态，必须对相关的寄存器进行初始化。

　　2.2.2数据的收发

　　通过对地址及数据口的读写来完成以太网帧的接收与发送。本地DMA完成RTL8019AS与其内部FIFO队列之间的数据传送，远程DMA完成RTL8019AS与CPU之间的数据传送。

　　三、结束语

　　文章设计了通信系统的硬件结构、编写了驱动程序与功能软件。设计的通信系统不仅可以满足以太网组网的要求，也可以兼容传统的串行通信要求，将大大地促进电厂和变电站综合自动化的进程。