基于ARM的通信管理机的研发与设计

李伟

摘 要

本文就目前我国普遍可见的电力自动化系统中通信管理机的实际情况为出发点，对我国现有的几种通信管理机的设计方案进行优、缺点的比较，提出一种基于ARM的通信管理机的设计。为了从根本上实现该通信管理机的目标，使用ARM作为其主CPU，以此提高通信管理机的整体技术水平，确保其安全、可靠性。

【关键词】ARM 通信管理机 研发与设计

通信管理机能够起到转换协议的作用，比如说将在下位搜集到的信息通过规约传递到CPU。通过将测控系统智能设备搜集到的遥信、遥脉等数据传送到通信管理机中，通信管理机再根据每个监控单元提出的不同协议要求，将数据有针对性地发送到每个监控单元中。由此可见，在配电自动化系统中，通信管理机处于一个非常核心的位置。

1 通信管理机的设计分类

1.1 Unix系统的一体化工控机

它主要就是利用Unix的操作系统，借助其安全、稳定的性能来顺利完成各种通信功能。此类通信管理机在使用与维护起来非常方便，但是其不足之处就是集成度很高，所有层面的通信工作都被集中在1-2台管理机上进行，层次显得很乱，而且加大了在工程实施过程中各个通信任务之间的相互制约性，加大了相互之间通信的难度，同时在很大程度上降低了管理机的工作效率。除此之外，由于Unix系统内核过大，这也就增加了任务切换的时间。

1.2 RCS9698

作为总控单元，RCS9698能够起到通信管理机的作用。其硬件是基于486DX4的嵌入式PC与以80296单片机组成的智能通信接口组成，在软件上使用的是面向对象的模式。缺点就在于其使用的是VxWoorks嵌入式的多任务操作系统，因此只可以使用交叉式的开发模式，进行的所有编辑、调试等工作只能由后台主机进行，这样不仅会额外耗费资金，而且也会为工程的制作与调试带来很大的难度。

2 通信管理机的硬件组成

硬件组成既是整个通信管理机的基础，也是核心部分，其可靠性直接决定着整个产品运行的好坏。

基于ARM的通信管理机设计中的硬件组成非常丰富，而且具有极强的功能性，其是由电源板与ARM通信管理板结合而成的。ARM通信管理板作为核心，为整个管理机提供5V的电压。

2.1 ARM通信管理板

在ARM通信管理板的设置上，进行了两个网口、两个RS232串口以及4个RS485串口的配置。在ARM核心板中，主要包括的是RS485、RS232串口通信电路以及时钟电路与网口通信电路。预计在未来的通信接口上，可以实现RS232、RS485与新兴工业长期并存的局面。ARM通信板结构图如图1所示。

在这其中，时钟电路主要起到的作用是提供一个像时钟一样的震荡电路，促使通信管理器的工作更加精准；稳压电路起到的作用则是提供一个稳定的电压环境，以此来确保输出电压的稳定性；其它三个收发电路则是串口通信，将来自CPU的数据字符转换成为连续的数据流传输出去，并将接收到的串行数据流转换成为并行数据字符提供给CPU。

2.2 串口通信

在此通信管理机的设计中都有两个网口的设置，分别是RS232与RS485串口，其属于一种基本的配置，并且其通信规约库非常丰富，在任何一个串行口进行配置都可以驱动生产厂家、类型毫不相同的电力设备，同时在实现对现场数据的综合采集后进行处理分析。

这种硬件平台具有安全、可靠的性能，并且易于集成，支持多种串口的通信，无论是在操作系统还是在应用软件中，其都具有较强的实用性，为开发更高级的软件平台奠定了有力基础。

3 通信管理机的软件组成

3.1 软件功能

此通信管理机的软件组成中有电力规约基类、设备操作平台与数据库这三个部分。数据库作为整个系统的核心起到储存数据、保护需要转发数据信息的作用。电力规约也各种各样，接触规约通过不同的通信方式将实时数据传输到后台或主站，并接收主站给予的遥控等各种操作信息，再将这些信息传输到实时数据库中，通过规约程序的扫描将其归于相应的设备中。

3.2 对报文的处理

通过报文实现对硬件接口层与存储数据层之间的信息交换，具有突发性与异步性的特点，也就是说无论是就硬件驱动程序还是报文处理程序，两者都无法预知报文会产生的时间，而且对于同一信息的操作有不同时间的限制，其处理流程如图2所示。

首先进行初始化的设置；系统对报文信息进行确定，判定报文信息的存在与否；如果有报文信息，系统进行对报文的组装，之后传输给目标，如果没有报文信息，系统则自动进入空闲处理；将报文先提取到缓冲区，如果报文合格则进入下一步的分析处理，如果不合格会涉及到循环提取，直到报文合格。

这样的系统设计体系能够在很大程度上减少各个系统之间发生的耦合，有利于系统可靠性与灵活性的提升，在后期便于维修与调试。

3.3 串口、设备与规约的关系

在此基于ARM的通信管理机中，101规约主要起到的作用就是实现通信管理板与下位机信息数据的搜集与交换，104规约则是用于通信管理板与上位机的信息交换。也就是说，规约主要就是用来监视端口，并且为其提供信息采集等协议方式，每个端口与各个具有遥测点的设备相连，其信息都将下载至ARM板中并为下一步的分析做准备。

4 结语

综上所述，基于ARM通信管理机的设计，使用ARM作为主CPU，在确保其安全、可靠运行的基础上节省了投资成本，其性能与指标也达到了国内的领先水平，并且切换时间大大缩小，调试难度也有所降低，可以更好地为生产与运行管理服务，提高社会效益与经济效益，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]张建周，柏嵩，陈伟琦.嵌入式高可靠性通信管理机的设计[J].电力系统自动化，2007（16）.

[2]施慧.基于32位数字信号处理器和16位同步串行模数转换器的配用电监控终端设计[J].电网技术，2007（21）.

[3]金丹.应用新型嵌入式系统设计电力通信管理机[J].电力自动化设备，2006（21）.

作者单位

河北省廊坊开发区东之乔通信工程有限公司 河北省廊坊市 065000endprint

摘 要

本文就目前我国普遍可见的电力自动化系统中通信管理机的实际情况为出发点，对我国现有的几种通信管理机的设计方案进行优、缺点的比较，提出一种基于ARM的通信管理机的设计。为了从根本上实现该通信管理机的目标，使用ARM作为其主CPU，以此提高通信管理机的整体技术水平，确保其安全、可靠性。

【关键词】ARM 通信管理机 研发与设计

通信管理机能够起到转换协议的作用，比如说将在下位搜集到的信息通过规约传递到CPU。通过将测控系统智能设备搜集到的遥信、遥脉等数据传送到通信管理机中，通信管理机再根据每个监控单元提出的不同协议要求，将数据有针对性地发送到每个监控单元中。由此可见，在配电自动化系统中，通信管理机处于一个非常核心的位置。

1 通信管理机的设计分类

1.1 Unix系统的一体化工控机

它主要就是利用Unix的操作系统，借助其安全、稳定的性能来顺利完成各种通信功能。此类通信管理机在使用与维护起来非常方便，但是其不足之处就是集成度很高，所有层面的通信工作都被集中在1-2台管理机上进行，层次显得很乱，而且加大了在工程实施过程中各个通信任务之间的相互制约性，加大了相互之间通信的难度，同时在很大程度上降低了管理机的工作效率。除此之外，由于Unix系统内核过大，这也就增加了任务切换的时间。

1.2 RCS9698

作为总控单元，RCS9698能够起到通信管理机的作用。其硬件是基于486DX4的嵌入式PC与以80296单片机组成的智能通信接口组成，在软件上使用的是面向对象的模式。缺点就在于其使用的是VxWoorks嵌入式的多任务操作系统，因此只可以使用交叉式的开发模式，进行的所有编辑、调试等工作只能由后台主机进行，这样不仅会额外耗费资金，而且也会为工程的制作与调试带来很大的难度。

2 通信管理机的硬件组成

硬件组成既是整个通信管理机的基础，也是核心部分，其可靠性直接决定着整个产品运行的好坏。

基于ARM的通信管理机设计中的硬件组成非常丰富，而且具有极强的功能性，其是由电源板与ARM通信管理板结合而成的。ARM通信管理板作为核心，为整个管理机提供5V的电压。

2.1 ARM通信管理板

在ARM通信管理板的设置上，进行了两个网口、两个RS232串口以及4个RS485串口的配置。在ARM核心板中，主要包括的是RS485、RS232串口通信电路以及时钟电路与网口通信电路。预计在未来的通信接口上，可以实现RS232、RS485与新兴工业长期并存的局面。ARM通信板结构图如图1所示。

在这其中，时钟电路主要起到的作用是提供一个像时钟一样的震荡电路，促使通信管理器的工作更加精准；稳压电路起到的作用则是提供一个稳定的电压环境，以此来确保输出电压的稳定性；其它三个收发电路则是串口通信，将来自CPU的数据字符转换成为连续的数据流传输出去，并将接收到的串行数据流转换成为并行数据字符提供给CPU。

2.2 串口通信

在此通信管理机的设计中都有两个网口的设置，分别是RS232与RS485串口，其属于一种基本的配置，并且其通信规约库非常丰富，在任何一个串行口进行配置都可以驱动生产厂家、类型毫不相同的电力设备，同时在实现对现场数据的综合采集后进行处理分析。

这种硬件平台具有安全、可靠的性能，并且易于集成，支持多种串口的通信，无论是在操作系统还是在应用软件中，其都具有较强的实用性，为开发更高级的软件平台奠定了有力基础。

3 通信管理机的软件组成

3.1 软件功能

此通信管理机的软件组成中有电力规约基类、设备操作平台与数据库这三个部分。数据库作为整个系统的核心起到储存数据、保护需要转发数据信息的作用。电力规约也各种各样，接触规约通过不同的通信方式将实时数据传输到后台或主站，并接收主站给予的遥控等各种操作信息，再将这些信息传输到实时数据库中，通过规约程序的扫描将其归于相应的设备中。

3.2 对报文的处理

通过报文实现对硬件接口层与存储数据层之间的信息交换，具有突发性与异步性的特点，也就是说无论是就硬件驱动程序还是报文处理程序，两者都无法预知报文会产生的时间，而且对于同一信息的操作有不同时间的限制，其处理流程如图2所示。

首先进行初始化的设置；系统对报文信息进行确定，判定报文信息的存在与否；如果有报文信息，系统进行对报文的组装，之后传输给目标，如果没有报文信息，系统则自动进入空闲处理；将报文先提取到缓冲区，如果报文合格则进入下一步的分析处理，如果不合格会涉及到循环提取，直到报文合格。

这样的系统设计体系能够在很大程度上减少各个系统之间发生的耦合，有利于系统可靠性与灵活性的提升，在后期便于维修与调试。

3.3 串口、设备与规约的关系

在此基于ARM的通信管理机中，101规约主要起到的作用就是实现通信管理板与下位机信息数据的搜集与交换，104规约则是用于通信管理板与上位机的信息交换。也就是说，规约主要就是用来监视端口，并且为其提供信息采集等协议方式，每个端口与各个具有遥测点的设备相连，其信息都将下载至ARM板中并为下一步的分析做准备。

4 结语

综上所述，基于ARM通信管理机的设计，使用ARM作为主CPU，在确保其安全、可靠运行的基础上节省了投资成本，其性能与指标也达到了国内的领先水平，并且切换时间大大缩小，调试难度也有所降低，可以更好地为生产与运行管理服务，提高社会效益与经济效益，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]张建周，柏嵩，陈伟琦.嵌入式高可靠性通信管理机的设计[J].电力系统自动化，2007（16）.

[2]施慧.基于32位数字信号处理器和16位同步串行模数转换器的配用电监控终端设计[J].电网技术，2007（21）.

[3]金丹.应用新型嵌入式系统设计电力通信管理机[J].电力自动化设备，2006（21）.

作者单位

河北省廊坊开发区东之乔通信工程有限公司 河北省廊坊市 065000endprint

摘 要

本文就目前我国普遍可见的电力自动化系统中通信管理机的实际情况为出发点，对我国现有的几种通信管理机的设计方案进行优、缺点的比较，提出一种基于ARM的通信管理机的设计。为了从根本上实现该通信管理机的目标，使用ARM作为其主CPU，以此提高通信管理机的整体技术水平，确保其安全、可靠性。

【关键词】ARM 通信管理机 研发与设计

通信管理机能够起到转换协议的作用，比如说将在下位搜集到的信息通过规约传递到CPU。通过将测控系统智能设备搜集到的遥信、遥脉等数据传送到通信管理机中，通信管理机再根据每个监控单元提出的不同协议要求，将数据有针对性地发送到每个监控单元中。由此可见，在配电自动化系统中，通信管理机处于一个非常核心的位置。

1 通信管理机的设计分类

1.1 Unix系统的一体化工控机

它主要就是利用Unix的操作系统，借助其安全、稳定的性能来顺利完成各种通信功能。此类通信管理机在使用与维护起来非常方便，但是其不足之处就是集成度很高，所有层面的通信工作都被集中在1-2台管理机上进行，层次显得很乱，而且加大了在工程实施过程中各个通信任务之间的相互制约性，加大了相互之间通信的难度，同时在很大程度上降低了管理机的工作效率。除此之外，由于Unix系统内核过大，这也就增加了任务切换的时间。

1.2 RCS9698

作为总控单元，RCS9698能够起到通信管理机的作用。其硬件是基于486DX4的嵌入式PC与以80296单片机组成的智能通信接口组成，在软件上使用的是面向对象的模式。缺点就在于其使用的是VxWoorks嵌入式的多任务操作系统，因此只可以使用交叉式的开发模式，进行的所有编辑、调试等工作只能由后台主机进行，这样不仅会额外耗费资金，而且也会为工程的制作与调试带来很大的难度。

2 通信管理机的硬件组成

硬件组成既是整个通信管理机的基础，也是核心部分，其可靠性直接决定着整个产品运行的好坏。

基于ARM的通信管理机设计中的硬件组成非常丰富，而且具有极强的功能性，其是由电源板与ARM通信管理板结合而成的。ARM通信管理板作为核心，为整个管理机提供5V的电压。

2.1 ARM通信管理板

在ARM通信管理板的设置上，进行了两个网口、两个RS232串口以及4个RS485串口的配置。在ARM核心板中，主要包括的是RS485、RS232串口通信电路以及时钟电路与网口通信电路。预计在未来的通信接口上，可以实现RS232、RS485与新兴工业长期并存的局面。ARM通信板结构图如图1所示。

在这其中，时钟电路主要起到的作用是提供一个像时钟一样的震荡电路，促使通信管理器的工作更加精准；稳压电路起到的作用则是提供一个稳定的电压环境，以此来确保输出电压的稳定性；其它三个收发电路则是串口通信，将来自CPU的数据字符转换成为连续的数据流传输出去，并将接收到的串行数据流转换成为并行数据字符提供给CPU。

2.2 串口通信

在此通信管理机的设计中都有两个网口的设置，分别是RS232与RS485串口，其属于一种基本的配置，并且其通信规约库非常丰富，在任何一个串行口进行配置都可以驱动生产厂家、类型毫不相同的电力设备，同时在实现对现场数据的综合采集后进行处理分析。

这种硬件平台具有安全、可靠的性能，并且易于集成，支持多种串口的通信，无论是在操作系统还是在应用软件中，其都具有较强的实用性，为开发更高级的软件平台奠定了有力基础。

3 通信管理机的软件组成

3.1 软件功能

此通信管理机的软件组成中有电力规约基类、设备操作平台与数据库这三个部分。数据库作为整个系统的核心起到储存数据、保护需要转发数据信息的作用。电力规约也各种各样，接触规约通过不同的通信方式将实时数据传输到后台或主站，并接收主站给予的遥控等各种操作信息，再将这些信息传输到实时数据库中，通过规约程序的扫描将其归于相应的设备中。

3.2 对报文的处理

通过报文实现对硬件接口层与存储数据层之间的信息交换，具有突发性与异步性的特点，也就是说无论是就硬件驱动程序还是报文处理程序，两者都无法预知报文会产生的时间，而且对于同一信息的操作有不同时间的限制，其处理流程如图2所示。

首先进行初始化的设置；系统对报文信息进行确定，判定报文信息的存在与否；如果有报文信息，系统进行对报文的组装，之后传输给目标，如果没有报文信息，系统则自动进入空闲处理；将报文先提取到缓冲区，如果报文合格则进入下一步的分析处理，如果不合格会涉及到循环提取，直到报文合格。

这样的系统设计体系能够在很大程度上减少各个系统之间发生的耦合，有利于系统可靠性与灵活性的提升，在后期便于维修与调试。

3.3 串口、设备与规约的关系

在此基于ARM的通信管理机中，101规约主要起到的作用就是实现通信管理板与下位机信息数据的搜集与交换，104规约则是用于通信管理板与上位机的信息交换。也就是说，规约主要就是用来监视端口，并且为其提供信息采集等协议方式，每个端口与各个具有遥测点的设备相连，其信息都将下载至ARM板中并为下一步的分析做准备。

4 结语

综上所述，基于ARM通信管理机的设计，使用ARM作为主CPU，在确保其安全、可靠运行的基础上节省了投资成本，其性能与指标也达到了国内的领先水平，并且切换时间大大缩小，调试难度也有所降低，可以更好地为生产与运行管理服务，提高社会效益与经济效益，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]张建周，柏嵩，陈伟琦.嵌入式高可靠性通信管理机的设计[J].电力系统自动化，2007（16）.

[2]施慧.基于32位数字信号处理器和16位同步串行模数转换器的配用电监控终端设计[J].电网技术，2007（21）.

[3]金丹.应用新型嵌入式系统设计电力通信管理机[J].电力自动化设备，2006（21）.

作者单位

河北省廊坊开发区东之乔通信工程有限公司 河北省廊坊市 065000endprint