[发明专利]一种基于SOC的电力直流系统故障录播方法

权利要求书

1.一种基于SOC的电力直流系统故障录播方法，其特征在于，包括交流信号调理模块、直流信号调理模块、AD采样模块、8080处理器接口SOC模块、AD采样时序SOC模块、数据FIFO缓冲管理SOC模块、UDP封装SOC模块、IP封装SOC模块、MAC封装SOC模块、MAC控制器模块、以太网PHY模块和系统时钟SOC模块；

所述交流信号调理模块对接入的220V/380V工频交流电压或电流信号进行ESD防护、信号取样、信号滤波和信号隔离，变换成适合ADC采样的模拟信号；

所述直流信号调理模块对接入的220V/380V直流电压或电流信号进行ESD防护、信号取样、信号滤波和信号隔离，变换成适合ADC采样的模拟信号；

所述AD采样模块对输入的模拟信号进行采样、量化、编码、缓存，AD采样模块包含Intel8080CPU接口，其它模块能够通过Intel 8080CPU接口获取采样数据；

所述8080处理器接口SOC模块用于在FPGA中使用逻辑实现Intel 8080CPU读写时序，从具有8080CPU接口的AD采样模块读写数据；

所述AD采样时序SOC模块在FPGA中使用逻辑完成AD采样数据读取的状态机时序，把数据从AD采样模块读取到数据FIFO缓冲区；

所述数据FIFO缓冲区管理SOC模块在FPGA中使用逻辑算法完成采样数据的先入先出的缓冲功能，为数据打包准备数据；

所述UDP封装SOC模块在FPGA中使用逻辑算法把AD采样数据从FIFO缓冲区中取出来，打包拼接上UDP首部，计算首部校验和，封装成UDP报文，转交给IP封装SOC模块；

所述IP封装SOC模块在FPGA中使用逻辑算法把UDP报文拼接上IP协议的首部，计算IP校验和，封装成IP数据包，转交给MAC封装SOC模块；

所述MAC封装SOC模块在FPGA中使用逻辑算法把IP数据包添加上首部和尾部，并计算CRC校验和，封装成MAC帧，发送给MAC控制器模块；

所述MAC控制器模块完成以太网媒体接入协议CSMA/CD，把MAC帧发送到以太网；

所述以太网PHY模块完成线路编码和解码功能，把以太网数据发送到网络双绞线上；

所述系统时钟SOC模块在FPGA中利用模拟PLL或者数字PLL产生系统中所有其他模块运行需要的时钟，并管理所述时钟。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，系统通过执行如下步骤完成电力直流系统的故障录播：

步骤A，系统时钟SOC模块利用VHDL算法生成所有其他模块运行所需要的时钟，时钟基准为25MHz，利用PLL锁相环生成包括100MHz、50MHz在内的各种模块时钟；

步骤B，调用FPGA开发环境中的IP核MAC控制器，利用FPGA集成开发环境配置MAC控制器参数，例化MAC控制器模块，发送和接收测试MAC帧；

步骤C，编写调试MAC封装SOC模块，7个字节前导插入和1个字节SFD，6个字节的目的MAC地址，6个字节的源MAC地址，2个字节的帧类型，46～1500字节的帧数据和4个字节的CRC校验，调试方法是每秒发送固定内容的MAC帧，利用PC机网络接口接收，直到接收无误；

步骤D，编写调试IP封装SOC模块，字段包括版本字段，首部长度，服务类型，总长度，标识，标志，片偏移，TTL，协议，首部校验和，源IP地址，目的IP地址，调试方法是利用PC机网络接口和WireShark软件抓取FPGA芯片发过来的调试IP包，直到收到正确的IP报文；

步骤E，编写调试UDP封装SOC模块，字段包括源端口、目的端口、长度、校验和，在计算校验和的时候需要构造伪首部，调试方法为利用PC机网络接口和WireShark软件抓取FPGA芯片发过来的调试UDP包，直到收到正确的UDP报文；

步骤F，编写AD采样SOC模块，包括调试8080CPU时序，AD电路采样指令下发和采样数据读取时序，8080CPU时序的调试需要利用示波器观察产生的硬件信号，或者利用FPGA开发工具自带的SignalTap观察SOC产生的时序信号。