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基于嵌入式系统的光纤信号分析仪的设计与研究

作　者: 杨柳
导　师: 周东
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: ARM_Linux S3C6410 IEC61850 信号分析仪 GOOSE
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 76次
引　用: 2次
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内容摘要

变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平,近几年来,在电网改造与建设中大量的变电站采用了自动化技术,大大提高了电网建设的现代化水平,增强了输配电和电网调度的可靠性,降低了变电站建设的总造价。电子式互感器的应用有效促进了对数字化变电站的研究,它与数字计量和保护技术以及先进的光纤通信技术的应用将使变电站自动化技术发生深刻的变革。为了完成对变电站系统的实时监控、测试,以便更快捷的掌握变电站设备的工作状态,本文提出了一种用于变电站系统测试的光纤信号分析仪的研究设计。该分析仪主要用于对变电站站控层以太网中传输的GOOSE、9-2、FT3等报文的获取、解析、显示等功能。本文主要对该系统的硬件平台设计及部分软件系统方面做了一定的研究,主要内容包括:1.完成硬件平台的设计,根据需求对光纤信号分析仪的硬件系统设计,包括光信号转换模块、网络收发模块、FT3解码模块以及系统各种外设接口的设计。2.完成系统软件开发环境的搭建,包括嵌入式系统上位机与下位机的软件开发环境、交叉编译环境以及硬件芯片和各种外设接口的驱动程序设计。3.对IEC61850规约中定义的各种格式报文(如GOOSE、FT3、9-2)的报文解码、解析、处理等进行研究,获取帧格式中主要的有效数据信息。4.设计波形显示控制单元以及良好人机交互界面(GUI),根据需求实现波形上下平移、左右平移、放大、缩小等功能,对波形显示的要求与对通用示波器的要求一致。该信号分析系统的设计与开发,可以为用户提供一个更人性化、更快捷准确的测试平台,实现变电站系统的实时监控,进一步促进智能化电网的发展。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章绪论  13-21
  1.1 课题研究背景及其研究意义  13-16
    1.1.1 IEC61850 标准简介及其发展  13-15
    1.1.2 光纤信号分析仪的研究动态及意义  15-16
  1.2 嵌入式系统概述  16-20
    1.2.1 嵌入式系统的定义及特点  16-17
    1.2.2 嵌入式系统的现状及发展趋势  17
    1.2.3 嵌入式微处理器  17-18
    1.2.4 嵌入式操作系统  18-20
  1.3 本文主要研究内容及方法  20-21
第二章系统硬件设计与搭建  21-32
  2.1 嵌入式处理器  21-23
    2.1.1 ARM 处理器特点  21
    2.1.2 S3C6410 处理器的介绍  21-22
    2.1.3 基于S3C6410 的OK6410 开发板  22-23
  2.2 系统要求及硬件总体设计  23-25
    2.2.1 信号分析仪主要功能指标  23
    2.2.2 硬件系统总体设计  23-25
  2.3 系统硬件各功能模块实现  25-31
    2.3.1 以太网通信模块实现  25-26
    2.3.2 可变增益放大器设计  26-27
    2.3.3 LCD 显示模块实现  27
    2.3.4 电源管理设计  27
    2.3.5 SD 卡存储扩展  27-28
    2.3.6 USB 通信接口实现  28-29
    2.3.7 串口通信实现  29
    2.3.8 FT3 报文解码器设计  29-30
    2.3.9 控制面板接口设计  30-31
  2.4 小结  31-32
第三章 Linux 软件开发环境搭建  32-43
  3.1 嵌入式Linux 操作系统  32-33
    3.1.1 嵌入式Linux 概述  32
    3.1.2 嵌入式Linux 系统组成及特点  32-33
  3.2 嵌入式Linux 开发环境的搭建  33-36
    3.2.1 Linux 系统的安装及配置  33-34
    3.2.2 Linux 交叉编译环境的建立  34
    3.2.3 Linux 操作系统在 S3C6410 上的移植  34-36
  3.3 驱动程序的设计  36-42
    3.3.1 LCD 驱动设计  37-38
    3.3.2 网络驱动设计  38-40
    3.3.3 控制面板驱动设计  40-42
  3.4 小结  42-43
第四章系统功能的设计与研究  43-61
  4.1 信号分析仪软件总体设计  43-44
  4.2 GOOSE 及9-2（SMV）报文处理  44-49
    4.2.1 GOOSE 及9-2 传输方式  44-47
    4.2.2 GOOSE 及9-2 报文获取  47-49
  4.3 GOOSE 及9-2 报文解析  49-56
    4.3.1 ASN.1 编码规则  49-50
    4.3.2 BER 对报文APDU 的描述  50-51
    4.3.3 APDU 的解析  51-56
  4.4 FT3 报文的研究  56-60
    4.4.1 FT3 报文的解码  57-58
    4.4.2 FT3 报文信息解析  58-60
  4.5 小结  60-61
第五章人机交互接口的设计与研究  61-74
  5.1 人机交互接口  61-63
    5.1.1 人机交互接口概述  61-62
    5.1.2 GUI 系统方案  62-63
  5.2 基于Framebuffer 的图形系统  63-66
    5.2.1 Framebuffer 图形引擎  63
    5.2.2 基于Framebuffer 的MYGUI 系统  63-66
  5.3 图形用户接口的设计  66-73
    5.3.1 图形界面设计  66-67
    5.3.2 程序设计  67-71
    5.3.3 系统更新  71-73
  5.4 小结  73-74
第六章结论与展望  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-78
在校期间科研成果  78-79

基于嵌入式系统的光纤信号分析仪的设计与研究

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