基于DSP和高速AD的电力系统多通道同步采样

外部的25 MHz振荡器通过倍频芯片和二进制计数器分别对DSP和AD转换器提供同步的150 MHz和3．125 MHz工作时钟。

DSP在上电复位以后，首先通过EDMA方式自动加载Flash前1 kB的Bootload程序，在该Bootload程序里写入后续加载程序的入口地址，即可实现应用程序的自动加载工作。之后对SDRAM进行自检，以避免SDRAM单元出错造成工作不正常或数据出错，同时SDRAM也是DSP存储A／D采样数据、进行数据运算输出的中间及最终结果、通信等数据缓存的场所。

FRAM可以实现在失电下保存数据，并且读写次数超过1012次，可以实现无延时写入。该FRAM通过DSP的McBSP接口相连，存储ADC每个模拟通道的DC偏移、精度修正的数据以及运行时的接线方式等参数。
DSP处理完成的数据，通过其内部集成的主机接口(HPI)与上位机进行数据交互，主机可以通过DMA或EDMA方式随机或整块地访问共享RAM7。

2 采样系统的软件设计
系统的软件设计基于TMS320C6711D芯片指令集，充分利用其高速，支持浮点运算，流水线操作等特点，采用C语言和汇编语言混合编程，遵循模块化、自顶向下、逐步细化的编程思想。程序使用模块化设计，主要包括采集模块、主循环模块和HPI交互协议模块3大模块，流程框图分别如图5～图7。

主循环模块中首先对DSP的CPU和外设进行初始化和自检，DSP在系统初始化以后一直输出软件同步信号，由CPLD来判断选择ADC的采样信号为硬件输出的同步采样信号还是DSP输出的采样信号；并将自检结果存放在HPI交互协议模块的自检结果区供扩展MCU读取。

在中断服务子程序中，DSP将ADC转换后所得数据读入所分配的数据缓冲区，待总采集时间到后，以数据就绪标志通知主循环模块可以提取数据用于计算。主循环模块对数据进行处理，再调用各计算子程序，计算电力系统基本量以及电能质量其他各项指标，并将计算结果存放在缓冲区内，当一个主循环完成后再将结果搬运至HPI的数据交互区供扩展MCU进行读取。程序框图如图5～图7所示。

3 结束语
本系统已经通过各种功能测试，并在国内某知名电表公司的电能质量监测仪产品上成功使用，精确检测电压电流有效值、功率、2～50次电压电流谐波的有效值、相位、电压波动与闪变、三相不平衡等各项电能质量参数，基本精度达到0．2级，谐波监测精度达到A级。该设计方案使用方便、实时性好、抗干扰能力强、测量精度高、性价比优，可在电力系统中广泛应用。