DSP处理器在电力二次设备中的开发

实时操作系统可以使用Nucleus,Thread-X等。由于Blackfin提供了完整的硬件参考设计和软件开发环境，使得电力二次设备客户无论是移植老的应用方案还是重新开发新的应用方案，都非常方便。

　　2.2 浮点DSP处理器

　　ADI的浮点DSP处理器开发已经有将近二十年的历史，所开发的SHARC系列一直在相应时期保持突出的浮点处理器性能。SHARC可以同时支持32位定点、32/40位浮点数据格式，片内拥有动态宽度、双端口、零等待的SRAM。在高压二次设备的设计中，SHARC可以充分保证数据处理的精度以及相应处理速度。随着软件环境编译器的不断优化，客户可以直接将仿真验证过的算法浮点代码移植到SHARC平台上。

　　SHARC的很多型号支持多片架构，这样就方便了客户灵活设计，可以任意组合硬件配置以及相应的软件结构。多片架构可以通过共享SDRAM或LINKPORT接口实现。共享SDRAM主要用来存放共用的数据或通讯交互数据，不同的SHARC可以通过轮流接管SDRAM来实现数据的传递。而LINKPORT接口可以实现SHARC之间的点对点连接，如图4所示。LINKPORT的传输时钟最大可达166 MHz,8根并行数据线，并且可以实现双向通讯，这种灵活有效的通讯接口，可以把SHARC的其他外设接口解放出来用于其他用途。

　　SHARC还开发了一系列低端产品，通过裁减外设接口和片内SRAM空间来降低芯片的成本，对需要做简单浮点运算的中压二次设备设计很有诱惑力。

2.3 最新的DSP处理器

　　ADI公司2008年推出了最新的Blackfin系列BF51X,图5是BF51X的内部原理框图。较以往的Blackfin产品，它在降低成本的基础上更加提高了外设的集成度。处理器BF51X的主频可以达到400 MHz,片内SRAM达到116 KB,并行接口包括1个PPI/LCD控制器，2个UART口，2个SPORT口、2个SPI口、1个TWI(I2C)、8个通用定时器、3对PWM输出、1个SDIO/CE-ATA接口、40个GPIO管脚，提供QFP和MiniBGA的封装，以及工业级温度范围。

　　BF51X上集成的以太网MAC还支持IEEE-1588 V2协议，可以实现在网络控制系统中主从时钟交互报文，以达到时钟的精准同步。IEEE-1588定义了一组可以在不同系统间交互的报文协议，这些报文包含了所需的对时信息。BF51X的PTP_TSYNC模块(精确时钟协议时钟同步引擎)在硬件上实现了对IEEE-1588标准的支持。

　　在电力二次设备设计中，尤其是中低压设备中，由于BF51X有着丰富的接口和优秀的处理控制能力，可以实现单片解决方案，从而节省设备成本，缩短开发周期。

　　ADI在2008年推出了最新的浮点DSP处理器系列ADSP2146X,在原来浮点DSP处理器系列的基础上增大了片内RAM尺寸，达到了5 MB，主频达到450 MHz，同时拥有16bit数据带宽的DDR2 DRAM控制器。除了带有片内FFT/FIR/IIR硬件加速器外，更增加了变长指令的支持，从而可以节省20%～30%的代码存储空间。从芯片内部资源上对海量计算的支持有了质的提高。ADP2146X在外设上同样增加了高速并行接口LINKPORT，以支持海量数据的传输。

　　综上所述，在电力二次设备设计中，尤其是中高压设备中，由于ADP2146X处理能力突出，完全可以实现单片解决方案，从而节省设备成本，缩短开发周期。

　　3 ADI DSP处理器的开发流程

　　客户首先根据自己的要选择合适的DSP处理器类型和型号，这时候要考虑诸多因素，例如成本、外设接口、硬件开发资源、软件架构、产品的拓展计划、市场差异化需求等，最终找到一个平衡点，当然还要参考具体DSP处理器型号的处理能力和外设配置。

3.1 硬件设计简介

　　DSP处理器硬件方案的基本结构如图6所示，以Blackfin为例。其中电源部分提供外设接口电压和内核电压，如果客户使用Blackfin片内regulator提供内核电压，则电源部分只需要提供一种电压即可。时钟源可以是晶体、晶振或通过其他电路引入的时钟信号。由于Blackfin片内的PLL锁相环提供大且灵活的动态调整范围，尽管Blackfin的最高主频可以达到和超过700 MHz，时钟源通常使用20 MHz左右的即可。Blackfin的PLL锁相环以及片内regulator是可以由用户在应用程序里实时控制的，以达到节省功耗的目的。Blackfin的SDRAM/DDR控制器的最高工作频率可达到133 MHz，在硬件上提供了足够的外存吞吐带宽。Blackfin引导方式也多种多样，可以从并行或串行的外设或外存引导，提高了系统设计的灵活性。而Blackfin提供的丰富外设，可以让客户方便地完成方案的外设设计。

　　3.2 系统开发简介

ADI DSP的开发环境是一套完整的集成开发环境，包括软件开发环境Visual DSP++、仿真器ICE和硬件目标板。客户可以根据需要进行纯软件调试或将代码下载到目标板，进行实时调试。调试流程如图7所示。客户将自己的C/C++代码通