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  • 一種高壓直流輸電快速總線通信故障檢測(cè)與處理的方法

    2018-07-30 17:09:56 電氣技術(shù)  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
    本論文針對(duì)特高壓直流輸電控制保護(hù)應(yīng)用提出了一種快速總線通信故障檢測(cè)與處理的方法,在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)耐瑫r(shí),又兼顧了可靠性和靈活性,工程應(yīng)用效果好。

    在接收到對(duì)方的確認(rèn)標(biāo)記之后,才組織發(fā)送新的報(bào)文,新的報(bào)文內(nèi)容包括新報(bào)文的標(biāo)記、對(duì)接收到對(duì)方報(bào)文的確認(rèn)回復(fù)標(biāo)記和有效數(shù)據(jù)。

    若接收不到對(duì)方的確認(rèn)回復(fù)報(bào)文,則重發(fā)上次的報(bào)文。該功能要求通信雙方都配置了發(fā)送和接收功能,即使發(fā)送有效數(shù)據(jù)為空的情況也可以。為兼顧數(shù)據(jù)的重發(fā)和實(shí)時(shí)更新功能,發(fā)送方需要使用雙緩存區(qū)的內(nèi)存結(jié)構(gòu),保證一個(gè)緩存區(qū)存放上次發(fā)送但未收到確認(rèn)信號(hào)的數(shù)據(jù),另一緩存區(qū)存放最新待發(fā)送的數(shù)據(jù)。

    圖4 報(bào)文握手與報(bào)文確認(rèn)機(jī)制流程圖

    2.3 用戶CRC校驗(yàn)功能

    用戶CRC自校驗(yàn)子域位于整個(gè)報(bào)文的最后,用戶通過編程接口選擇使用該功能,在發(fā)送前計(jì)算發(fā)送數(shù)據(jù)的CRC值,之后再進(jìn)行發(fā)送,接收端在也使能了接收校驗(yàn)的情況下對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC計(jì)算并將結(jié)果與接收到報(bào)文的最后一個(gè)數(shù)據(jù)(即發(fā)送端計(jì)算的CRC)進(jìn)行比較,若一致,則報(bào)CRC計(jì)算正確;反之,則報(bào)CRC錯(cuò)誤。

    當(dāng)出現(xiàn)CRC錯(cuò)誤時(shí),單次CRC故障指示位置1,內(nèi)部計(jì)數(shù)器自加2,當(dāng)CRC正確時(shí),單次CRC故障指示位清零,內(nèi)部計(jì)數(shù)器自減1。內(nèi)部計(jì)數(shù)器最小值為0,最大值用戶可配置(默認(rèn)為200),若計(jì)數(shù)器值大于閾值(默認(rèn)為5),則認(rèn)為CRC頻繁出錯(cuò),鏈路故障指示位置1,故障狀態(tài)下,若計(jì)數(shù)器值小于閾值,則清除CRC頻繁出錯(cuò)標(biāo)志,并清零鏈路故障指示位,如圖5所示。

    圖5 CRC故障處理機(jī)制流程圖

    3 設(shè)計(jì)的應(yīng)用

    設(shè)計(jì)遵循可靠性、易用性和靈活性的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,將通信協(xié)議和處理策略封裝在快速總線通信數(shù)據(jù)幀和相應(yīng)的功能塊中,子功能的使能選擇、參數(shù)配置、故障診斷結(jié)果以功能塊輸入輸出的形式為工程應(yīng)用人員提供接口。

    從傳輸效率、處理器計(jì)算性能方面綜合考慮,將鏈路故障檢測(cè)與報(bào)文防抖功能作為默認(rèn)功能使用,不可取消,防抖時(shí)間參數(shù)可設(shè)置;通信握手與報(bào)文確認(rèn)功能、用戶CRC校驗(yàn)功能作為可選功能由用戶根據(jù)需求設(shè)置。

    具體應(yīng)用中,快速總線通信由一收一發(fā)兩節(jié)點(diǎn)組成,由于通信子板支持雙工通信,所以發(fā)送方也可以是另一通信鏈路的接收方。每一個(gè)通信子板需要配置初始化功能塊以初始化PCI設(shè)備、開辟發(fā)送、接收緩存區(qū),產(chǎn)生初始化地址。

    如圖6所示,在發(fā)送側(cè),發(fā)送功能塊根據(jù)初始化地址組織待發(fā)送的有效數(shù)據(jù),并在每一包數(shù)據(jù)的活動(dòng)報(bào)文子域填寫新的標(biāo)記;在使用報(bào)文確認(rèn)功能情況下,發(fā)送程序根據(jù)上次接收到的報(bào)文比較報(bào)文握手和確認(rèn)子域,以確定對(duì)方是否有效接收了數(shù)據(jù),進(jìn)而判斷是重發(fā)還是發(fā)送新的報(bào)文,重發(fā)時(shí)活動(dòng)報(bào)文依然需要更新;用戶CRC發(fā)送端使能時(shí),發(fā)送程序會(huì)根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的長度計(jì)算報(bào)文CRC并將其寫在有效數(shù)據(jù)的尾部。發(fā)送程序最終通過PCI將全部數(shù)據(jù)幀寫入FPGA的FIFO并啟動(dòng)發(fā)送。

    圖6 發(fā)送側(cè)配置圖

    如圖7所示,接收側(cè),接收程序根據(jù)初始化地址讀出接收到的有效數(shù)據(jù)。接收側(cè)可根據(jù)具體需求和應(yīng)用程序配置情況靈活設(shè)置鏈路故障確認(rèn)防抖時(shí)間和鏈路故障恢復(fù)防抖時(shí)間,以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠地檢測(cè)鏈路故障和故障恢復(fù),并實(shí)時(shí)指示鏈路工作狀態(tài);用戶CRC接收端使能置位的情況下,接收程序?qū)?duì)接收到的有效數(shù)據(jù)根據(jù)長度進(jìn)行CRC計(jì)算,并與發(fā)送方的計(jì)算值進(jìn)行比較,比較的結(jié)果和硬件本身的CRC校驗(yàn)情況相或,任何一種CRC校驗(yàn)故障均會(huì)觸發(fā)CRC的故障指示。

    圖7 接收側(cè)配置圖

    4 結(jié)論

    本文介紹了基于特高壓直流輸電系統(tǒng)的快速總線通信的使用場(chǎng)合、工作特性和硬件形式,并遵循可靠性、易用性、靈活性的設(shè)計(jì)原則,基于HCM3000系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種快速總線通信故障檢測(cè)與處理方法,即在用戶層數(shù)據(jù)幀中增加用戶故障檢測(cè)協(xié)議域,并將故障處理策略封裝在功能塊中,從而為用戶提供了功能完善、快速靈活的故障檢測(cè)和處理功能。

    該方法易于編程實(shí)現(xiàn),易于移植,實(shí)現(xiàn)成本低,造成的系統(tǒng)開銷小,目前已在多個(gè)特高壓直流輸電工程中得到成功應(yīng)用[10]。本設(shè)計(jì)也適用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸有高速、高可靠性要求的工業(yè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信應(yīng)用場(chǎng)合。

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