一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统及方法技术方案

本申请提供一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统及方法，所述系统通过终端机下发测试指令到FPGA开发板，FPGA开发板经过解析、提取测试指令，再将测试指令发送给各个通信接口，各个通信接口按照时序发送给电能表MCU,FPGA开发板通过监听电能表MCU回应帧数据，再将回应帧数据发送给终端机的方式，实现了对电能表MCU在多路通道故障情况下，同时检测多通道信号传输可靠性的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统及方法
本申请涉及多通道信号传输可靠性检测
，尤其涉及一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统及方法。
技术介绍
在现代输、配电工程中常采用具有多通道信号传输功能的智能电能表作为计量工具。具有多通道信号传输功能的智能电能表可以通过采集电缆中的传输信号对多种通信信号进行计量与监测。相较于传统电能表在工作效率上有了显著的提高。然而在提高效率的同时，多通道信号传输可靠性检测也成为了一个必要环节。目前对于智能电能表通信可靠性测试一般采用单一通道单独测试的方法。例如，测试无线通信可靠性时，通过连接电能表MCU(MicrocontrollerUnit；MCU)中的无线通信接口，对无线通信信号单独进行测试。同理，当需要测试红外通信可靠性时，则只针对电能表MCU红外通信接口进行连接测试。然而当电能表MCU需要同时处理多种通信信号时，则无法对电能表MCU处理多通道信号传输可靠性进行检测。在实际应用中，智能电能表多用于大型电网输、配电工程中，对于信号的传输不仅仅限于一种信号传输方式。智能电能表需要处理多种信号传输，这种单一通道的检测方法无法实现实际工作中的检测需求，不能同时检测电能表MCU在多路通道故障情况下的处理能力。
技术实现思路
本申请提供了一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统及方法，以解决电能表MCU在多路通道故障下无法同时对多路信号进行检测的问题。一方面，本申请提供一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统，包括：终端机、FPGA开发板和电能表MCU。终端机连接FPGA开发板，用于运行电能表测试方案，生成测试指令以及向FPGA开发板发送测试指令。FPGA开发板连接终端机，用于接收来自终端机的测试指令以及将测试指令按时序发送至各通信接口。电能表MCU上设有信号接口和通信接口，电能表MCU通过信号接口连接FPGA开发板，用于从FPGA开发板接收测试指令。FPGA开发板上设置ARM芯片、FPGA芯片以及内存共享单元；ARM芯片，用于接收测试指令，以及将测试指令发送至FPGA芯片。FPGA芯片，用于将测试指令发送至通信接口，以及监听电能表MCU回应帧数据。内存共享单元分别连接FPGA芯片与ARM芯片，用于FPGA芯片与ARM芯片间的数据交换，以及接收来自ARM芯片的测试指令和来自FPGA芯片监听的电能表MCU回应帧数据。可选的，FPGA芯片还用于，在接收测试指令后，清空内存共享单元内测试指令，以及将监听到的数据通过ARM通讯协议打包存入内存共享单元。可选的，ARM芯片还用于，通过轮询方式检测内存共享单元内数据，当检测到FPGA芯片存入的数据时，将监听到的数据解析以及转换为多种通信协议格式，发送给终端机，同时清空内存共享单元数据。可选的，FPGA芯片内设置多种通信接口，还用于接收不同种类的通信信号。另一方面，本申请还提供一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测方法，其特征在于，包括：ARM芯片接收、解析终端机发出的测试指令，以及将测试指令存入内存共享单元；FPGA芯片对内存共享单元内数据进行解析以及提取测试指令；FPGA芯片根据测试指令设置接口参数，以及将参数发送至各通信接口；各通信接口将通信数据按照时序发送至电能表MCU；FPGA芯片监听电能表MCU回应帧数据，以及将数据存入内存共享单元。其中在将测试指令存入内存共享单元步骤后，ARM芯片与FPGA芯片在内存共享单元内进行数据交换。可选的，在FPGA芯片对内存共享单元内数据进行解析以及提取测试指令步骤后，FPGA芯片清空内存共享单元内测试指令。可选的，FPGA芯片内设置多种通信接口，如果需要同时测试多种通信信号时，FPGA芯片根据信号种类同时进行数据与指令处理。可选的，在FPGA芯片监听电能表MCU回应帧数据步骤中，方法还包括：FPGA芯片对各通信接口启动监听后，将监听到的数据通过ARM通信协议打包存入内存共享单元。可选的，在FPGA芯片监听电能表MCU回应帧数据步骤后，方法还包括：ARM芯片通过轮询方式检测内存共享单元内的数据，当检测到FPGA芯片存入的数据时，将监听到的数据解析以及转换为多种通信协议格式，发送给终端机，同时清空内存共享单元内数据。由以上技术方案可知，本申请提供一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统及方法，所述系统通过终端机下发测试指令到FPGA开发板，FPGA开发板经过解析、提取测试指令，再将测试指令发送给各个通信接口，各个通信接口按照时序发送给电能表MCU,FPGA开发板通过监听电能表MCU回应帧数据，再将回应帧数据发送给终端机的方式，实现了对电能表MCU在多路通道故障情况下，同时检测多通道信号传输可靠性的目的。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统及方法的原理框图；图2为一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统及方法的流程示意图；图3为本申请共享单元数据交换流程示意图。具体实施方式下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。本申请提供的技术方案中，所述一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统及方法，用于具有多通道信号传输功能的智能电能表MCU传输可靠性检测中，可对多通道信号传输同时进行检测。FPGA(FieldProgrammableGateArray)中文名称：现场可编程逻辑门阵列。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(LogicCellArray)概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(ConfigurableLogicBlock)、输入输出模块IOB(InputOutputBlock)和内部连线(Interconnect)三个部分。FPGA利用小型查找表来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接。FPGA作为专用集成电路即解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。本申请利用FPGA可编程器件多门路电路数特点，实现了电能表多通道信号传输可靠性的检测，以及实现了测试过程中的灵活、可控。参见图1，为本申请一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统的原理框图，由图1可知，本申请包括终端机、FPGA开发板和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统，其特征在于，包括：终端机、FPGA开发板和电能表MCU；/n所述终端机连接所述FPGA开发板，用于运行电能表测试方案，生成测试指令以及向所述FPGA开发板发送测试指令；/n所述FPGA开发板连接所述终端机，用于接收来自终端机的所述测试指令以及将所述测试指令按时序发送至各通信接口；/n所述电能表MCU上设有信号接口和通信接口，所述电能表MCU通过所述信号接口连接所述FPGA开发板，用于从所述FPGA开发板接收所述测试指令；/n其中，所述FPGA开发板上设置ARM芯片、FPGA芯片以及内存共享单元；/n所述ARM芯片，用于接收所述测试指令，以及将所述测试指令发送至所述FPGA芯片；/n所述FPGA芯片，用于将所述测试指令发送至所述通信接口，以及监听所述电能表MCU回应帧数据；/n所述内存共享单元分别连接所述FPGA芯片与所述ARM芯片，用于所述FPGA芯片与所述ARM芯片间的数据交换，以及接收来自ARM芯片的测试指令和来自所述FPGA芯片监听的电能表MCU回应帧数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统，其特征在于，包括：终端机、FPGA开发板和电能表MCU；
所述终端机连接所述FPGA开发板，用于运行电能表测试方案，生成测试指令以及向所述FPGA开发板发送测试指令；
所述FPGA开发板连接所述终端机，用于接收来自终端机的所述测试指令以及将所述测试指令按时序发送至各通信接口；
所述电能表MCU上设有信号接口和通信接口，所述电能表MCU通过所述信号接口连接所述FPGA开发板，用于从所述FPGA开发板接收所述测试指令；
其中，所述FPGA开发板上设置ARM芯片、FPGA芯片以及内存共享单元；
所述ARM芯片，用于接收所述测试指令，以及将所述测试指令发送至所述FPGA芯片；
所述FPGA芯片，用于将所述测试指令发送至所述通信接口，以及监听所述电能表MCU回应帧数据；
所述内存共享单元分别连接所述FPGA芯片与所述ARM芯片，用于所述FPGA芯片与所述ARM芯片间的数据交换，以及接收来自ARM芯片的测试指令和来自所述FPGA芯片监听的电能表MCU回应帧数据。


2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统，其特征在于，所述FPGA芯片还用于，在接收所述测试指令后，清空所述内存共享单元内测试指令，以及将监听到的数据通过ARM通讯协议打包存入所述内存共享单元。


3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统，其特征在于，所述ARM芯片还用于，通过轮询方式检测所述内存共享单元内数据，当检测到FPGA芯片存入的数据时，将监听到的数据解析以及转换为多种通信协议格式，发送给所述终端机，同时清空所述内存共享单元数据。


4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的多通道信号传输可靠性检测系统，其特征在于，所述FPGA芯片内设置多种通信接口，还用于接收不同种类的通信信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈叶，韩彤，刘光界，廖耀华，程富勇，朱梦梦，魏龄，李博，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53