DSP處理器在電力二次設備中的開發

　　摘要： ADI的DSP 處理器在電力二次設備領域有著廣泛的應用前景。介紹了ADI的DSP處理器類型、在電力二次設備設計中的應用概況以及開發流程。

　　電力二次設備主要是指對一次設備進行控制、監控和保護的設備，包括電站自動化、變電站自動化、調度自動化、配電自動化、線路保護、主設備保護和電能計費自動化產品等，其中使用了大量的智能處理單元。本文主要討論ADI 的數字信號處理器(DSP)在電力二次設備中的應用。

　　DSP(digital signal processor)是一種獨特的微處理器，是以數字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉換為0或1的數字信號。再對數字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統芯片中把數字數據解譯回模擬數據或實際環境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數據處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。

　　按照適用電網環境來分，電力二次設備可以分為高壓(>110 kV)、中壓(3.5 kV～110 kV)和低壓(<3.5 kV)二次設備。在高壓和中壓應用中，需要智能處理單元響應速度快、延遲小，其中高壓二次設備大都采用浮點運算，并且多采用多處理器架構;而中壓二次設備根據不同的應用和要求會采用浮點或者定點的運算;低壓二次設備大都采用定點運算，主要偏重處理單元的對外通訊和控制能力。

　　1 ADI DSP處理器在電力二次設備領域的應用背景

　　隨著處理性能的不斷提高和成本的不斷降低，DSP在電力二次設備設計中的應用越來越廣泛，從開始單純的數值算法計算，到實現真正的單芯片解決方案。隨著半導體行業的不斷革新以及二次設備行業市場的持續發展，DSP在二次設備行業正起著越來越多的作用。

　　ADI公司的DSP處理器產品在電力二次設備的應用歷史可以追溯到上個世紀90年代。由于ADI在工業應用領域一直有良好的口碑和產品，電力二次設備設計中大量采用了ADI的ADC、運算放大器以及DSP處理器。其中DSP處理器主要使用定點DSP處理器ADSP21XX系列，以及浮點DSP處理器ADSP2106X系列。進入21世紀以來，電力二次設備市場面臨著新一輪的產品更新換代，原來方案中的大多數智能處理單元需要重新設計。

　　由于以往的DSP或MCU的處理能力不足，大多數老的設計方案都是采用多處理器架構。隨著市場對設備成本和開發周期要求的不斷提高，伴隨著DSP處理器的性能不斷提升，新的電力二次設備設計越來越多地采用單芯片設計思路，如圖1所示。這樣不僅能夠大大降低設備成本，也能大大簡化開發平臺，節省大量的開發費用。