申请/专利权人：上海斐讯数据通信技术有限公司

申请日：2017-08-28

公开（公告）日：2017-11-24

公开（公告）号：CN107390626A

主分类号：G05B19/05(2006.01)I

分类号：G05B19/05(2006.01)I

优先权：

专利状态码：失效-发明专利申请公布后的驳回

法律状态：2021.01.29#发明专利申请公布后的驳回;2018.04.17#实质审查的生效;2017.11.24#公开

摘要：本发明属于配电系统领域，尤其涉及一种基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡及配电系统，包括具有PowerPC处理器的系统模块，PowerPC处理器内部集成有包括DDR总线接口、局部总线接口、CAN总线接口和I2C接口的外设资源，且PowerPC处理器通过DDR总线接口连接有内存扩展模块，通过局部总线接口连接有程序存储模块，通过CAN总线接口连接有CAN总线通信模块，通过I2C接口连接有EEPROM，且PowerPC处理器还通过一个可编程逻辑模块实现对PCI接口的扩展。本发明具有稳定可靠，实时性高等优点。

主权项：一种基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡，其特征在于，包括具有PowerPC处理器的系统模块，所述的PowerPC处理器内部集成有包括DDR总线接口、局部总线接口、CAN总线接口和I2C接口的外设资源，且所述的PowerPC处理器通过DDR总线接口连接有内存扩展模块，通过局部总线接口连接有程序存储模块，通过CAN总线接口连接有CAN总线通信模块，通过I2C接口连接有EEPROM，且所述的PowerPC处理器还通过一个可编程逻辑模块和局部总线接口连接有一PCI接口。

全文数据：基于PowerPC处理器的RPmj通信板卡及配电系统技术领域[0001]本发明属于配电系统领域，尤其涉及一种基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡。背景技术[0002]随着时代的发展和需求的增加，对航空远程配电装置的性能也提出了更高的要求，以前配电系统通信速率不高，对通信系统的性能要求也不高，但是随着通信信息量和通信总线种类的增加，尤其是航空配电系统对髙可靠性和高实时性提出了更高的要求，普通的通信板卡已无法应对当前的要求，通信板卡在RPDU系统中起到中间节点的作用，它的主要功能是实现飞机电能的分布式管理和负载的自动管理，RPDU从带电的汇流条上（115V的交流电或2SV的直流电接收电源，并将其分配至用电设备，并根据远程配电设备的指令，控制电路的通和断，若通信板卡的性能达不到要求，则会直接降低系统的工作效率，甚至引起系统的崩溃，容易造成传输数据的丢失或错误。[0003]关于RPDU及通信板在现代飞机配电系统中的详细功能描述，参见文献：“先进飞机电气综合控制管理系统的研宄”，《中国航空学会控制与应用学术年会》，2006年、“多电飞机供电系统研究”，《中国航空学会航空电气工程第六届学术年会》，2007、“民用飞机配电系统的研宄”，《测控技术》2012,3112:108-112、“总线在现代飞机配电系统中的应用”《测控技术》，2013,3212:114-117等。[0004]由于民用多电先进飞机在国内还处于研宄发展阶段，关于详细的RPDU通信板卡的设计方案，还很少有报道。鉴于此，本专利给出设计方案。发明内容[0005]本发明的目的是针对上述问题，提供一种结构简单且满足高可靠性要求的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡。[0006]本方案的另一目的是提供一种采用基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡的配电系统。[0007]为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡包括具有PowerPC处理器的系统模块，PowerPC处理器内部集成有包括DDRS线接口、局部总线接口、CAN总线接口和I2C接口的外设资源，且所述的PowerPC处理器通过DDR总线接口连接有内存扩展模块，通过局部总线接口连接有程序存储模块，通过CAN总线接口连接有CAN总线通信模块，通过I2C接口连接有EEPR0M，且所述的PowerPC处理器还通过一可编程逻辑模块扩展PCI接口功能。[0008]通过上述的技术方案，采用了PowerPC处理器，既充分利用了它的强大控制力和处理能力，同时又能够充分利用PowerPC处理器内部集成的外设资源，提高通信板卡的灵活性和可靠性。[0009]在上述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡中，所述的系统模块还包括时钟模块、复位电路、电源模块、以及JTAG下载和调试接口。[0010]在上述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡中，所述的PCI接口与PowerPC处理器通过可编程逻辑模块相连，其中REQ端口、GNT端口、PCI_RST端口、、FRAME#端口、IRDY#端口、TRDY#端口均连接至可编程逻辑模块，PCI总线的其余信号则分别与PowerPC处理器及PCI外接设备的相应信号端口相连。[0011]在上述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡中，所述的PowerPC处理器通过PCI接口连接有AFDX通信模块。[0012]在上述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡中，所述的PowerPC处理器采用MPC5200B处理器，所述的程序存储模块采用JS28F128J3F75A，所述的内存扩展模块由两片型号为MT46V32M16P的DDR存储器构成，所述的EEPR0M存储器采用PCF8582C。[0013]在上述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡中，所述的MPC5200B与JS28F128J3F75A的连接采用LocalBus的地址数据非复用的模式;所述的MPC5200B集成的DDR接口的数据线为32位，分别与两片16位数据线的MT46V32M16P相连，且DDR接口的四位DQS和四位DM信号也分别由两片MT46V32M16P进行扩展构成，DDR接口的其余信号端口分别与两片MT46V32M16P的相应信号端口相连。[0014]在上述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡中，所述的时钟模块包括为PowerPC处理器提供时钟的外部晶振，所述的PCI接口和可编程逻辑模块均通过零延时时钟缓冲器连接于PowerPC处理器并通过该零延时时钟缓冲器为PCI接口电路和可编程逻辑模块电路提供时钟，其余器件的时钟通过PowerPC处理器内部的锁相环倍频获得。[0015]在上述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡中，所述的CAN总线接口包括两个相互独立且分别用于RPDU通信板卡与RPDU通信板卡之间通讯和与RPDU通信板卡内各SSPC功率板卡进行通信。为保证CAN总线通信的稳定性，在设计中，CAN总线电源与输入电源进行隔离，同时，CAN信号收发器选择隔离型高速器件-ADM3054BRW。[0016]在上述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡中，所述的PowerPC处理器还连接有RS232调试串口、用于快速下载的以太网接口和带CRJ电压监控的外部看门狗模块。[0017]一种采用基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡的配电系统。[0018]本发明具有以下优点：1、通过采用PowerPC处理器使本发明具有强大的控制和处理能力，同时又充分利用了PowerPC处理器内部集成的外设资源，简化了电路结构，在很大程度上缩小了电路板的面积，提高了系统的可靠性和实时性;2、通过各个接口，易于升级扩展功能模块，提高通信板卡的灵活性和性能。附图说明[0019]图1是本发明RPDU通信板卡的电路框图；[0020]图2是本发明PIC接口电路连接图；[0021]图3是本发明时钟模块的电路框图；[0022]图4是本发明程序存储模块的电路连接图；[0023]图5是本发明CAN信号收发器的电路连接图。具体实施方式[0024]本发明的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡和配电系统主要应用于民用飞机配电系统，解决现有技术的民用飞机配电系统中硬件电路过于复杂，系统可靠性不够高等问题，以下是本发明的优选实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明不限于这些实施例。[0025]实施例一[0026]如图1所示，本实施例的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡包括具有PowerPC处理器的系统模块，这里的系统模块还包括时钟模块、复位电路、电源模块、以及JTAG下载和调试接口。[0027]这里的PowerPC处理器内部集成有包括DDRDoubleDataRate，双倍速率同步动态随机存储器总线接口、LocalBus局部总线接口）、CAN总线接口和I2C接口等外设资源，这不仅在很大程度上缩小了电路板的面积，同时也降低了硬件电路的复杂性，提高了系统的可靠性。[0028]PowerPC处理器架构具有体积小但处理能力和控制能力强，并且集成有包括前述各个接口的多个外设资源、稳定性高、可升缩性好、方便灵活等优点。[0029]本实施例的PowerPC处理器采用Freescale公司的5〇00系列处理器，型号为MPC5200B。[0030]MPC5200B集成了高性能MPC603e系列的e300核心，它具有丰富的外围功能，主要用于通信和系统集成。MPC5200B包含有10子系统，它将外围功能的日常维护与嵌入的e300核心隔离开来。同时MPC5200B包含一个SDRAMDDR内存控制器，一个灵活的外部总线接口，以及PCI控制器、局部总线、I2C接口、CAN控制器和定时器等能够很好地满足本实施例的需要。[0031]进一步地，PowerPC处理器通过I2C接口连接有EEPR0MlectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory，带电可擦可编程只读存储器）。[0032]其中，EEPR0M存储器是一种掉电后数据不丢失的存储芯片，其可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程，即插即用使用方便，本实施例的EEPR0M存储器采用NXP公司的PCF8582C存储器。[0033]图2所示，PowerPC处理器还通过一CPLDComplexProgrammableLogicDevice，可编程逻辑模块扩展PCI接口功能，图4中给出的是AFDX通信模块与处理器通过PCI接口的连接示意图，当需要扩充多个子设备时电路接法类似。[0034]这里AFDX通信模块和PowerPC处理器的REQ、GNT、PCI_RST、FRAME#、IRDY#、TRDY#信号均连接至可编程逻辑模块，其它PCI总线则通过PCI接口分别与PowerPC处理器、AFDX通信模块的相应信号线相连。[0035]本实施例由于引入了CPLD并通过上述的连接方式实现将编程逻辑模块作为PCI主从设备选择的接口，因此可根据需要，通过编程的方式实现多主设备操作。[0036]通过多主设备操作，各PCI设备可以在任何时候申请总线，PCI总线仲裁器负责总线使用权的分配，当成为主设备后，该设备就可以占用总线并发起操作了，通过上述方式大大提高了数据交互的效率。[0037]进一步地，如图3所示，时钟模块包括为PowerPC处理器提供时钟的33Mhz的外部晶振，PCIperipheralcomponentinterconnect，外部设备互连总线）接口和CPLD均通过零延时时钟缓冲器连接于PowerPC处理器并通过该零延时时钟缓冲器为PCI接口电路和可编程逻辑模块电路提供时钟。[0038]其中，本实施例的零延时时钟缓冲器采用了CY23〇5零延时时钟缓冲器，其余器件，例如DDRSDRAMDoubleDataRateSDRAM，双倍速率同步动态随机存储器和EEPR0M的时钟通过PowerPC处理器内部的锁相环倍频获得。[0039]进一步地，PowerPC处理器通过DDR总线接口连接有内存扩展模块。[0040]本实施例的内存扩展模块由两片型号为MT46V32M16P的DDRSDRAM构成，每片MT46V32M16P-5B容量为64MB，片内存储器组织形式为8»1\48111^168忧3，通过采用两片芯片扩展构成128MB的寻址空间。[0041]这里的MPC5200B集成的DDR接口的数据线为32位，其分别与两片16位数据线的MT46V32M16P相连，形成32位的数据总线。[0042]相应地，DDR接口的四位DQSDataStrobeSignal，数据选通信号）和四位DMdatamessage,数据信息）信号也分别由两片MT46V32M16P进行扩展构成，DDR接口的其余信号端口分别与两片MT46V32M16P的相应信号端口相连。[0043]如图4所示，PowerPC处理器通过局部总线接口连接有程序存储模块，这里的程序存储模块采用NorFlash非易失闪存技术），本实施例中，NorFlash采用Micron公司的JS28F128J3F75A来存储启动代码U-Boot、应用程序和操作系统。[0044]作为优选方案，鉴于JS28F128J3F75A具有24根地址线，为简化设计，MPC5200B处理器与JS28F128J3F75A的连接采用LocalBus的地址数据非复用的模式，即：[0045]MPC5200B的localBus的低24位AD[23:0]作为地址总线与JS28F128J3F75A的24根地址线相连，localBus的高8位AD[31:24]作为数据线和JS28F128J3F75A的低8位数据线相连，LP_CS0端口、LP_0E#端口、LP_RW端口和P0RRESET分别与JS28F128J3F75A的CE端口、0E#端口、WE#端口和RP#端口相连。[0046]进一步地，PowerPC处理器通过CAN总线接口连接有CAN总线通信模块。[0047]其中，CAN总线接口包括两个相互独立且分别用于RPDU通信板卡与RPDU通信板卡之间通讯和与RPDU通信板卡内各SSPC功率板卡进行通信的CAN接口，每个CAN接口上连接一个CAN通信模块，用于与外部设备的CAN总线通信。[0048]为保证CAN总线通信的可靠性，CAN信号收发器采用隔离型1C。本专利中，CAN信号收发器选择隔离型高速器件-ADM3054BRW。该芯片的供电电路设计应保证其总线端与其逻辑输入端是隔离供电的，如图5所示。[0049]隔离型高速CAN信号收发器-ADM3054BRWZCAN的电路连接方式为:CAN信号收发器-ADM3〇54BRWZCAN的TXD端口、RXD端口分别与PowerPC处理器相应的信号端口连接，其CAN_H和CAN_I^分别与CAN总线上的高速CAN总线CANH和低速CAN总线CANL连接。[0050]进一步地，PowerPC处理器还连接有RS232调试串口、用于快速下载的以太网接口和带CPU电压监控的外部看门狗模块。[0051]本实施例的RPDU通信板卡通过采用MPC5200B处理器，既充分利用了它的强大控制力和处理能力，同时又能够充分利用PowerPC处理器内部集成的外设资源，提高了通信板卡的灵活性、可靠性和实时性，同时缩小了电路板的面积，降低硬件电路的复杂性。[0052]实施例二[0053]本实施为一种采用基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡的配电系统，RPUD通信板卡在配电系统中主要起通信作用，其具体功能为:RPDU通信板能够通过中央数据网络简称CDN，CDN是通过AFDX总线构成的网络与CCR中央控制室通信，接收来自CCR的配电指令，上报配电状态、负载状态、故障信息、健康管理等指定信息。同时，RPDU通信板能通过CAN总线实现同本组其它RPDU通信板通讯，从而能够传递配电指令，获取需要上报的信息，在整个系统中起着举足轻重的作用。但是现有技术中配电系统由于采用了普通的RPUD通信板卡，存在着稳定性过低，功能扩展困难，等问题。[0054]本实施例通过采用实施例一中的RPUD通信板卡提高了系统的可靠性和实时性，该配电系统不仅可用于民用飞机配电系统，同时也可用于其它工业通信领域或为其他其它工业通信领域的配电系统改进提供参考。[0055]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。[0056]尽管本文较多地使用了内存扩展模块、外设资源、程序存储模块、CAN总线通信模块和可编程逻辑模块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

权利要求：1.一种基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡，其特征在于，包括具有PowerPC处理器的系统模块，所述的PowerPC处理器内部集成有包括DDR总线接口、局部总线接口、CAN总线接口和I2C接口的外设资源，且所述的PowerPC处理器通过DDR总线接口连接有内存扩展模块，通过局部总线接口连接有程序存储模块，通过CAN总线接口连接有CAN总线通信模块，通过I2C接口连接有EEPR0M，且所述的PowerPC处理器还通过一个可编程逻辑模块和局部总线接口连接有一PCI接口。2.根据权利要求1所述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡，其特征在于，所述的系统模块还包括时钟模块、复位电路、电源模块、以及JTAG下载和调试接口。3.根据权利要求2所述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡，其特征在于，所述的PCI接口与PowerPC处理器通过可编程逻辑模块相连，其中REQ端口、GNT端口、PCI_RST端口、FRAME#端口、IRDY#端口、TRDY#端口均连接至可编程逻辑模块。4.根据权利要求3所述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡，其特征在于，所述的PowerPC处理器通过PCI接口连接AFDX通信模块。5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡，其特征在于，所述的PowerPC处理器采用MPC5200B处理器，所述的程序存储模块采用JS28F128J3F75A，所述的内存扩展模块由两片型号为MT46V32M16P的DDR存储器构成，所述的EEPR0M存储器采用PCF8582C。6.根据权利要求5所述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡，其特征在于，所述的MPC5200B与JS28F128J3F75A的连接采用LocalBus的地址数据非复用的模式；所述的MPC5200B集成的DDR接口的数据线为32位，分别与两片16位数据线的MT46V32M16P相连，且DDR接口的四位DQS和四位DM信号也分别由两片MT46V32M16P进行扩展构成，DDR接口的其余信号端口分别与两片MT46V32M16P的相应信号端口相连。7.根据权利要求2所述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡，其特征在于，所述的时钟模块包括为PowerPC处理器提供时钟的外部晶振，所述的PCI接口和可编程逻辑模块均通过零延时时钟缓冲器连接于PowerPC处理器并通过该零延时时钟缓冲器为PCI接口电路和可编程逻辑模块电路提供时钟，其余器件的时钟通过PowerPC处理器内部的锁相环倍频获得。8.根据权利要求1所述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡，其特征在于，所述的CAN总线接口包括两个相互独立且分别用于RPDU通信板卡与RPDU通信板卡之间通讯和与RPDU通信板卡内各SSPC功率板卡进行通信。9.根据权利要求1所述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡，其特征在于，所述的PowerPC处理器还连接有RS232调试串口、用于快速下载的以太网接口和带CPU电压监控的外部看门狗模块。10.—种基于权利要求1-9任意一项所述的基于PowerPC处理器的RPDU通信板卡的配电系统。

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