基于龙芯GSC3281处理器的电力集中器参考设计

1、基于神州龙芯工业级处理器GSC3281的电力集中器参考设计1方案介绍集中器是集抄系统中心管理设备负责主站命令的传送，抄表数据的存储，自动抄表任务的执行与事件的记录等功能，能和主站或手持设备进行数据交换的设备。针对国网2013年新发布的I型集中器技术标准和型式规范，神州龙芯推出了基于GSC3281芯片为核心的I型集中器参考设计，设计以核心板+底板的形式实现，降低了硬件成本并完善了产品的信号完整性，产品设计符合以下规范：l Q/GDW374.2-2013电力用户用电信息采集系统技术规范：集中抄表终端技术规范l Q/GDW375.2-2013电力用户用电信息采集系统型式规范：集中器型式型范l Q/G

2、DW376.1-2013电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议l Q/GDW376.2-2013电力用户用电信息采集系统通信协议：集中器本地通信模块接口协议2核心板介绍2.1 GSC3281芯片GSC3281芯片是一款主要面向工业终端类应用的SOC芯片，采用0.13um标准CMOS制造工艺，主频200300MHZ，32位龙芯处理器作为主控处理器，是一款7级流水乱序执行RISC处理器，具有独立的16KB指令cache与16KB数据cache，丰富的外设接口。结构图如下:图1 GSC3281结构框图2.2核心板GSC3281核心板为120脚邮票孔封装设计，器件单面摆放，板内集成G

3、SC3281、DDR2 、NAND FLASH 、POWER等最小系统工作器件，单路3.3V供电。2.2.1 核心板器件说明n GSC3281芯片，工作主频200MHzn 128M Byte DDR2 内存n 256M Byte NAND FLASHn 1.8V，1.2V 电源芯片2.2.2 核心板封装尺寸n 120 脚 TQFP 封装n 外形尺寸 45 x 45mmn Pin 间距1.3mmn Pin 尺寸1.25 x 0.9mmn 板厚 1.2mm 图2-1核心板实物图(正面) 图2-2核心板实物图(背面)图2-3核心板封装尺寸图2.2.3核心板引脚定义核心板信号引脚定义：pin引脚定义备

4、注pin引脚定义备注A1GNDB1GNDA2GNDB2NCA3VBUSB3GPIO23PWM占用A4XotgIDB4GNDA5XotgDMB5GNDA6XotgDPB6U2_RXDA7GNDB7U2_TXDA8U1_RXDB8GPIO62A9U1_TXDB9GPIO30A10U0_TXDB10GPIO2A11U0_RXDB11GPIO83A12GNDB12GNDA13U6_RXDB13GNDA14U6_TXDB14V33A15GNDB15V33A16GPIO0B16V33A17GPIO1B17V33A18GPIO20B18GNDA19GPIO3B19GPIO58A20GPIO19B20GPIO

5、59A21GPIO4B21GPIO60A22GPIO5B22GPIO84A23GPIO52B23GPIO31A24GPIO53B24GPIO14A25GPIO17B25GNDA26GPI29B26TSC_XNA27GNDB27TSC_YNA28I2C_SDAB28TSC_XPA29I2C_SCLB29TSC_YPA30GNDB30PBATC1GPIO8D1GNDC2GPIO9D2GPIO21C3GPIO10D3PHY_RMTXD1C4GPI28D4PHY_RMTXD0C5GPI27D5PHY_RMTX_ENC6GPIO16D6PHY_RMCLKC7GPIO78D7MDIOC8U4_TXDD8M

6、DCC9U4_RXDD9RMRX_DVC10U4_TXEDD10RMRXD0C11U5_TXDD11RMRXD1C12U5_RXDD12GPIO24C13U5_TXEDD13NFWEC14GNDD14NFREC15U7_RXDD15GPIO25C16U7_TXDD16GPIO26C17GPIO22D17GNDC18GPIO11D18NFDAT0C19GPIO12D19NFDAT1C20GPIO63D20NFDAT2C21GPIO87D21NFDAT3C22SPI1_CSD22NFDAT4C23SPI1_MOSID23NFDAT5C24SPI1_MISOD24NFDAT6C25SPI1_CSKD

7、25NFDAT7C26GPIO86D26NFRNBC27GNDD27GPIO79C28GPIO80D28NFCSC29GPIO13D29GNDC303281_RESETD30GND表1核心板信号引脚定义表3 接口简介本参考设计的集中器评估板主板，产品布局合理，性能稳定性可靠，总体价位合理，方便产品批量生产，以下是产品图片可视图和部分主要接口视图。 图3-1集中器评估板正面 图3-2集中器评估板背面图3-3集中器评估板硬件结构图3-4 集中器评估板主要接口视图3.1 接口说明l 0：本地通信载波耦合接口参见4.14l 1：本地通信模块弱电接口（载波模块接口）参见4.13l 2：辅助端子接口（48

8、5 、遥信等）参见4.16l 3：远程通讯接口（GPRS模块接口）参见4.15l 4：电池座参见4.12l 5：控制台调试串口参见3.2.2l 6：RTC模块及电池参见4.1l 7：本地调试串口参见4.11l 8：USB主通讯接口参见4.10l 9：显示屏接口参见4.9l 10：BOOT启动模式选择参见3.2.1l 11：SPI启动芯片座参见4.6l 12：ESAM芯片座参见4.5l 13：电源接口参见4.23.2 构建核心板的最小系统3.2.1 评估板提供两种BOOT模式，NAND Flash BOOT和SPI Flash BOOT，上电前可以通过BOOT SW进行选择，只需通过NFCS设置

9、Bootmode0。3.2.2 GSC3281的UART0经电平转换芯片后与PC相连，评估板采用2.54mm间距插针接口，串口引脚定义如下图所示：4 参考设计评估板功能实现说明4.1 RTC时钟电路选用高精度低功耗RTC芯片DS3231M+,-40C至+85C温度范围内，计时精度保持在5ppm(0.432秒/天),低功耗等特性。4.2 电源接口电源实用线形电源，电源板输出3路电压，一路是14V电压（V140，带载最高电压15V，空载时18V），一路是系统供电电压5V（V50），供还有一路是给RS485供电的隔离5V（V50_485），良好的电源决定了产品整个系统的稳定，电源接口位号如下： 4.

10、3 LED指示灯多个LED指示灯提示各种状态，有运行、告警、RS485I、RS485II、有功、无功状态指示。4.4 调制红外接口评估板预留了调制红外接口，可用于调试维护, 调制红外接口通信速率1200bps。4.5 ESAM芯片预留ESAM芯片位置，采用DIP8封装4.6 SPI FLASH芯片预留SPI FLASH芯片座，采用DIP8封装4.7 功能按键按照结构要求预留6个按键 4.8 蜂鸣器Buzzer4.9 LCD接口选用宽温型160*160点阵LCD液晶模组，用于显示数据和信息，接口采用18PIN 1.0mm间距FPC插座。4.10 USB HOST接口预留USB HOST接口，可连

11、接USB等设备进行数据通讯4.11 RS232接口RS-232接口管脚定义示意图如下： 4.12 备用电池接口备用电池采用4节镍氢电池，可充电，当主电源突然掉电时提供备用电源，满足集中器上报相关数据信息的电量需要。4.13 本地通信模块弱电接口本地通信模块弱电接口采用2X13双排插针作为连接件，接口管脚定义如下图：本地通信模块弱电接口管脚定义说明如下：4.14 本地通信模块载波耦合接口本地通信模块载波耦合接口采用2X10双排插针作为连接件，接口管脚定义如下图：本地通信模块载波耦合接口管脚定义说明如下：4.15 远程通信模块接口远程通信模块接口采用2X15双排插针作为连接件，接口管脚定义如下图：远程通信模块接口管脚定义说明如下：4.16 辅助接线端子接口辅助接线端子接口示意图如下：辅助接线端子接口管脚定义说明如下（13-30）：5 注意事项产品使用环境工作温度：-40 to +75工作湿度：10% to 95% 一般注意事项牢记以下几条会减少您不必要的时间和金钱浪费！l 本产品采用电源转接板连接电源，拆卸安装时注意连接板方向。l 请保持本产品干燥。如不慎被任何液体泼溅或浸润，请立