SPORT及IDMA接口在電力系統監控產品中的應用

摘要：電力系統監控產品中，模擬量數據流程是影響系統性能的重要因素。文中提出了一種基于ADSP中SPORT及IDMA的模擬量輸入接口。實際應用表明，該方法可以簡化數據流程，提高系統效率。
關鍵詞：串行接口AD轉換器；SPORT接口；IDMA接口：ADSP芯片

國民經濟的迅猛發展，對能源尤其是電能的要求也有所提高。因此，電力系統監控產品也朝著精度更高，功能更強，響應更快發展。
當前電力系統監控產品如配網自動化控制器、電能質量監測、故障錄波、繼電保護等一般都采用DSP+MCU的設計方案，目的是將DSP的高速數字信號處理功能和MCU完善的管理、通訊、豐富的接口等功能相結合，從而使得產品功能更豐富，擴展更靈活。
對于電力系統監控產品來說，模擬量的獲取是一個非常重要的環節。以每周波采樣32點，6路模擬量計，每秒需要讀取的原始數據約為9．6 k字。顯然，頻繁的讀取工作非常繁復，不管是對DSP還是MCU。更何況許多產品需要更高的采樣速度和更多的模擬量輸入。而DSF與MCU之間的數據交換同樣很繁復。
文中提出了一種基于ADSP-218X的模擬量數據流接口方法，可以避免因為頻繁讀取模擬量相關數據而造成的資源浪費。經產品驗證，本方法更靈活，更合理。

1 接口原理
圖1為模擬量接口框圖。其中，ADSP-2185M主要負責AD轉換器輸入數據的收集和實時計算。由Actel公司的FPGA(APA150)實現采樣控制和接口邏輯。ADS8509是TI公司的一款SAR型AD轉換器，其精度為16位，采樣速度最高250KSPS，接口為串行接口。圖1也反映了模擬量數據流程。ADS8509在FPGA的控制下完成模擬量采集，其數據經SPORT0口進入ADSP-2185M。DSP在完成計算后，其計算結果經IDMA口讀入MCU。

1．1 模擬量轉換結果輸入接口
SPORT口是AD公司獨有的一種同步串行口。在ADSP-218x系列、Blackfin等系列產品中都有提供。SPORT口有5根信號線，其定義為：
SCLK：時鐘信號
RFS：接收幀同步信號
TFS：發送幀同步信號
DR：串行數據接收
DT：串行數據發送
SPORT口有幾個突出的特點，包括：SPORT口是雙向的，具有獨立的雙緩沖發送或接收數據區即Double-buffered功能；Autobuffering即自動緩沖功能；幀長可變，串行數據長度從3到16位可選；時鐘信號可變，而且可以外部輸入，也可以內部產生等。
Double-buffered即雙緩沖功能，實際是指發送和接收均有發送數據寄存器和移位寄存器共兩個寄存器，避免了因響應不及時導致的數據丟失：Autobuffering即發送／接收的數據可以基于DMA操作自動讀出／寫入環形緩沖區，而不需要外部干預。一旦發送緩沖區發完／接收緩沖區收滿，即可以引發中斷。如果在中斷服務程序中將緩沖區設為另一個，則可以兩個緩沖區輪流工作，從而為數據處理留出足夠的時間。