NPU-802硬件原理简介刘人杰

1、2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰1WXH-800A保护交流件回路交流插件交流插件将电压、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号（将电压、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号（15V），同时起隔离和抗干扰作用。同时起隔离和抗干扰作用。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰2800交流插件v以NJL801 为例v保护用电流回路变比误差不超过2.5。电流变换器的饱和系数不小于20倍.电流互感器的变比均为5A(1A)/0.2V。测量电流路数及变比5A（1A）/2.916V，变比误差不超过1.5%v交流保护、测量

2、电压，变比误差不超过2.5电压互感器的变比为100V/5V，零序电压变比为300V/5Vv保护用CT及测量用CT的主要差别：v保护用CT有较大的线性工作区一般要求0.01In20In，精度要求较低2.5%。测量用CT有较高的精度要求0.2%，线性工作区，一般要求0.01In1.2In，测量CT的铁芯较细，易饱和；而保护CT的铁芯较粗，甚至有气隙，不易饱和v中高压系列v电流变换器规格：v5A/0.2V，1A/0.2V；（保护用CS-TA16,CS-TA26）v5A/2.912 1A/2.912V(测量用CS-TA3C,CS-TA4C)v低压820系列v电流变换器规格：v5A/0.3535V （W

3、GSLA100A/7.07V(5A保护用) v1A/0.3535V WGSLA20A/7.07V （1A测量用）序保护电流也用v5A/3.53V LXLA5A/3.53V（5A测量用） v1A/3.53V LXLA1A/3.53V（1A测量用）2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰3交流插件与采保插件v从电力系统CT, PT送来的电气量的值与微机保护装置输入通道允许的电平不相匹配，所以不能直接送入装置中，必须设计交流变换电路，以达到使输入信号电平与微机保护装置输入通道允许的电平相匹配的目的。同时，由于采样总是按照一定的频率工作的，为了避免因采样频率不够高而产生频

4、域混叠现象，必须要满足采样定理，因此须限制输入信号的最高频率，也就是必须给输入信号一定的限，把输入信号频率限制在一定范围内。经由电压、电流变换器而来的模拟信号内含有很多高次谐波，尤其是在故障初期，其高次谐波含量更多更复杂。因此，需要用低通滤波器来消除输入信号中的高频部分。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰4数字信号采集的基本原理v采样定理：无论原是输入信号的频率多复杂，保证采样后不 丢失其中信息的充要条件是，采样率fs应大于输入信号的最高频率fmax的两倍.2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰5v根据采样定理，输入信号中频率

5、高于采样频率1/2的分量将会引起频率混叠，保护用的信号分量一般为基波、2次、3次、5次谐波，引起频率混叠的高次谐波分量应尽可能用前置模拟滤波器虑掉。理论证明，当截至频率为1.2kHZ时候，经二阶无源滤波后，基波和2次、3次谐波幅值衰减不超过7，5次谐波不超过15，移相基本与频率成线性，保护用的波形基本不失真，可见二阶无源滤波器是满足保护要求的。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰6 滤波器的用途 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成

6、分的干扰。滤波过程如图所示。一些较高频率成分的干扰。滤波过程如图所示。 滤波过程滤波过程2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰7测频系统v一般而言，频率测量包括3个步骤，信号预处理、频率测量、结果再处理，其中信号预处理信号预处理是为频率测量服务的，以优化测量性能、达到实际应用的目的。为减轻DSP的运算负担，通过CPLD采用测周期法测量系统频率，此方法使得整个测频系统具有高集成度、高速性、高可靠性等优点。其测量原理为：电压信号经过低通滤波器送到比较器，得到与电压信号频率相同的方波信号；CPLD提供标准信号频率fs，在方波信号的一个周期内,记录标准频率的周期数Ns,

7、则被测信号的频率为：fx=fs/Ns 其中fx就是系统的测量频率。v(现在实际频率测量低压820大部分由A相电压软件算出。不用用硬件测频回路。所以一般只要A相电压正常，频率就没问题。因为NPU-803只有一路硬件测频回路,有些像FCK-821需测量监视两路频率，只有软件测频啦)但只要A相电压正常，频率测不到，一定是(硬件测频)对应测频硬件回路有问题啦。v微机保护采样及录波频率1200Hz，系统频率跟踪范围47.5Hz52.5Hz2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰8NPU-802的一路测频回路2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人

8、杰9采样流程简介 模拟量经过交流变换转换为采保回路允许输入的小信号模拟量，再经过两阶滤波 既稳压回路之后，小信号模拟量输入端并联后接到多路转换开关采用(CPLD)硬件电路控制记录自动进位切换通道号，DSP上的定时器输出端AD-START以实现对各通道的同时采样模拟量。为了节省DSP工作时间数据采集系统在变化后得到的数字输出不需要经过DSP控制而是经DMA控制直接直接存入插件的RAM中,在同一时刻采样的全部通道转换完成并存入RAM中才由DMA请求中断由DSP作出相应的处理 。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰10模拟量预处理电子多路切换开关CPLD ADAD转

9、换过程示意DSP(DMA)2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰11AD976vAD976是16位、士10V输入电压的高精度高速度的AD转换器件。其转换电压范围为-10V+l0V，转换时间可以控制在4ussus之间。由于片内含有高精度的2.5v的AD转换参考电压，因此，仅仅只需要少数几个电阻和电容就能够完成高精度的AD转换。由程序控制;而AD976的片选和控制信号时序则在CPLD内部由DSP的地址信号和读写控制信号组合产生. 2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰12vNPU-802 NPU-803采用了16位的高精度的模数转换器

10、AD976，AD976是一种采样速为100kbps的高速、低功耗单5V电源工作的AD转换器.输入信号范围为-10V+10v，内含时钟，2.5v参考电源和误差校准电路.使用时用户可选择外部参考电源亦可选择内部2.5V参考电源.其内部结构如图所示，vVIN为模拟信号入端，使用时在VIN端与模拟信号源间，串接200的电阻.REF为外部参考源输入端.AGND1作为REF的参考地，无论是用内部参考电源还是用外部参考源，在REF和AGNDI之间均要跨接一个2.2pF的胆电容.CAP为参考电源缓冲输出，在CAP与AGND2模拟地之间需跨接一个2.2pF的胆电容。CS为片选端，高平时，数据线为高阻态。R/C为

11、读/转换控制信号，当CS为低电平时，R/C的下沿启动转换，上升沿输出转换数据。D0D15为数据输出线，当CS为高电平R/C为低电平时，DOD15呈高阻态。BYTE为字节输出选择端，低电平时，16数据中D15D8由6脚一13脚输出，D7D0由15脚22脚输出;高电平时，据的低8位和高8位将交换，D15D8由15脚22脚输出，D7D0由6脚13脚输出。VANA为器件的模拟工作电源(+5V)输入端VDIG为数字工作电源(+5V)输入端.vBUSY为忙状态输出线，AD转换过程为低电平直至转换结束变高，BUSY的升沿，转换数据先是存放到输出寄存器，当BUSY为高电平，且R/C为高电平，CS低电平时，数据

12、从数据总线上输出.2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰13AD976内部结构2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰14AD976v在这一模式中,CS引脚固定为低电平,转换时序由R/C信号的负跳变控制,该信号脉冲宽度至少应为50ns。当R/C变为低电平并延迟t3后,BUSY信号将变为低电平直到转换完成。转换结束后,移位寄存器中的数据将被新的二进制补码数据所更新。该模式下的采样速率可由R/C信号的负脉冲间隔来决定(即图1中的t13)。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰15LM78M05v MC78

13、L05CP(U18):电源转换芯片。由+15V转化为+5VAD,电流可达到100 mA，缺少15V就会报电源自检出错。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰16模拟量输入转换电路的自检。v模拟量输入转换电路的自检。其方法是在一路模拟量的输入口接入一(或多个)固定电压信号（+5VAD 15V -15V监视），自检时对其测量结果进行判断，如果超出了允许的误差范围则认为此部分电路发生AD出错。仅以+5VAD为例2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰17MAX336多路转换开关16路CMOS模拟16路复用器4.5V30V单电源供电，可接受

14、-15V15V模拟信号2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰18多路转换开关MAX336控制信号输入模拟信号输出模拟信号输入2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰19AD845运算放大器AD845快速准确N通道输入运算放大器，(精密精密16 MHz CBFET运算放大器运算放大器 )非常适用于有源滤波器使用，采样与保持放大电路。电压跟随器AD845对采样电压进行跟随处理对输入的信号进行缓冲、隔离，并提供信号的负载能力。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰20常见故障vA/D采样故障主要有两种：v1

15、.A/D上电自检出错;v2.采样不准,相位不准v3.频率采不到.2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰21故障定位v测量U24（TMS320C32）：v1、TCLK0-10引脚，单脉冲100nsv2、/INT2-142引脚，5v高电平v测量CPLD选通信号v1、CPLD:/MA_CS0,CS1, CS2，1、2、4、码选通采保板的6个多路开关MAX336CAI，高电平为选通；【一块CPU插件最多用采保板上三个多路开关（上半部或下半部），40路模拟量采集】v2、MA0、MA1、MA2、MA3分别为1、2、4、8组合选通某一多路开关某一路模拟量方波脉冲【一个多路开关

16、最多可选通16路模拟量，】；2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰22AD故障故障定位v故障1首先查CPLD于AD芯片配套不配套，CPLD的程序是否正确。 +5VAD 15V -15V模拟电源是否正常。NPU-804由于采保有专门的采保插件，一般应先更换采保插件，首先排除采保插件问题，后再查AD转换回路。v故障2首先查相应的AD回路是否焊接可靠， CPLD的程序CRC是否正确.如果某一路出现采样不准,相位不准，这个比较好解决，首先定位这一回路对应的硬件回路，如果数值不准确但稳定，一般稳压三极管坏的几率极大（测稳压管阻值较容易判断），如果数值不准确也不稳定，一般滤

17、波电容坏的几率大些（电容坏不易测量）。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰23AD故障案例vNPU-803报AD出错，WY1上电烧，阻值变小，更换后测U20-6信号上移且发热，A系列程序看5V显示5.9V,零漂全3033.更换U20(AD845)后测试正常 vNPU-802 wbh-813h模拟量漂动较大，CPLDV1.80通过仿真器检查CRC AFFA 应AF97，重下CPLD程序后正常 vNpu-802模拟量零漂及采样漂电流5.1334.930 电压50.130-49.352 U16 U17(HC245)vU13(MAX336)虚焊，热风枪吹后合格（光看零

18、漂正常） 2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰24开入回路开入开入DI2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰25v开入电压经电阻分压限流后使光耦TLP121原边导通电压为1.2V左右，副边导通后使得与D0D15相连HC245(数据锁存器)的管脚高电平被拉为低电平，后送到D0D15数据总线上经处理后系统显示开入量出现变位。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰26以NPU-802为例 开入部分工作过程CPU从开入开出插件读从开入开出插件读取开入量状态原理图取开入量状态原理图 2015-5-29许继制

19、造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰27工作过程工作过程v当有强电开入到开入开出插件时，正常情况下SN74LS245N的A端高电平被拉成低电平，状态发生改变，SN74LS245N记忆。v当CPLD的开入片选信号（6路）DINCS为低电平时即SN74LS245的使能端E为低电平（低电平有效）此时该芯片被选中，由于数据传输方向控制端DIR接+5V，所以数据从A到B输出。vSN74LS245的B端和CPU中的SN74HC245的A端相连。 2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰28v数据从SN74LS245的B端传到CPU SN74HC245的A。 v当SN

20、74HC245的使能端为低电平（即CPLD的I-OEN为低）且DIR为高电平（即DSP的R/W为高）时，数据从A到B输出。vDSP通过数据总线从B端读取开入状态信息。 从引脚时序图可以很直观的看出 ，当DINCS、I-OEN同时为低电平且R/W为高电平时，DSP即可从数据总线上读取开入状态信息。 2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰29SN74LS245和SN74HC245相关资料 SN74LS245和和SN74HC245都是都是8线双向数据收发器，线双向数据收发器，SN74LS245是低是低功耗肖特基型功耗肖特基型TTL集成电路，集成电路，SN74HC245

21、是低功耗高速是低功耗高速CMOS集成电路。集成电路。OE为芯片使能端低电平有效；为芯片使能端低电平有效；DIR为数据传输方向控制端为数据传输方向控制端 高电平高电平A TO B;低电平低电平B TO A2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰30开出回路信号及出口插件信号及出口插件DO当保护装置欲使输出开关量接点闭合时，只要在控制端输入一个低电平使光电耦合器的二极管内流过驱动电流，二极管发出的光使三极管导通，从而使继电器J动作，其闭合的接点作为开关量输出。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰31复位与监控电路(看门狗电路MAX12

22、32) 上电时，TMS320C32处理器的状态是不稳定的，无法进行数字信号处理运算。因此TMS320C32支持一个外部非屏蔽外部复位信号（Reset）,以将处理器置入一个已知的状态。为了使系统被复位信号正确地初始化，复位信号的脉冲宽度必须至少10个1H周期以上。在本设计中，我们采用了MAX1232芯片，它提供了上电复位脉冲，以及手动复位（连至板上的RESET按钮，以实现手动复位），当电源故障时，即当5V主电源电压跌至4.5V时，产生复位脉冲。看门狗电路可由命令寄存器的D0位使其有效或者无效，以方便调试。当D0为0时，看门狗电路无效，D0为1时，看门狗电路有效。这时，如果在规定的时间内没有刷新看

23、门狗，则将产生复位脉冲。看门狗的刷新信号由看门狗刷新口（对A0004H作一次写操作）给出，系统复位后，D00，看门狗无效。 tTD 为刷新脉冲的最大时间间隔，tTD值如下所示v最小值250ms 典型值 600ms 最大值1000ms2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰32SRAM介绍SRAM用来运行程序和存放数据，在装置中具有重要的地位。一般来说，RAM越大，程序运行速度越快。我们选用了新加坡CYPRESS公司的CY7C1041， CY7C1041D片外SRAM：容量是256K x 32,具有高速，低功耗，电源为 5V 0.5 。它是一款目前比较流行的SRAM

24、，在市场上很容易买到。它的存储周期是12ns，所以CPU与之可以实现零等待的数据交因而实现了和CPU之间快速交换数据的目的。它的数据宽度是16位的，所以选用了STRB0来对其进行控制。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰33RAM自检v对片内RAM和外部RAM的自检一般是通过读写比较来进行的，以字为单位。具体步骤为:首先备份待检测的单元，写入55555555H，再读出比较是否为55555555H;写入AAAAAAAAH，再读出比较是否为AAAAAAAAH。如果都没有问题，则这个单元的自检通过，恢复备份，再进行下一个单元的自检。需要说明的是由于RAM的数量很大，

25、而自检模块在主循环中进行，不能占用太多的时间，所以必须将对RAM的自检分块进行，每次自检其中的一小块。 RAM自检：上电时对整片RAM区写数据进行回读检测，当所写数据与回读不一致时，报RAM自检出错，同时闭锁保护.2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰34FLSAH介绍vFLSAH是一种可在线进行电擦写，掉电后信息不丢失的存储器。在引导装载系统中，外部非易失性存储器和DSP的性能尤为重要。FLASH存储器是一种高密度、非易失性的电可擦写存储器，而且单位存储比特的价格比传统的EPROM要低十分适合于作为外扩存储器。 Flash存储器主要用来存放用户程序代码。一般来

26、说，将用户需要的程序代码装入Flash存储器有三种方法：v 一种是在存储器出厂前将数据写入；v 第二种是用户使用编程器自己编程；v 最后一种是将存储器安装在用户电路板后进行在线编程，我们采用的是最后一种方法2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰35vAM29F800BB: 容量256 K x 32Bit (x2)，v供电电压：VCC = 5.0 V 10%以FCK-800程序为例，目标程序为MAIN.OUT和FLASH.OUT,MAIN.OUT为主程序其中不仅包含有用户程序还有引导程序,FLASH.OUT为烧写程序;先使用仿真器及仿真软件将MAIN.OUT和FL

27、ASH.OUT依次写入到RAM中,然后运行FLASH.OUT将MAIN.OUT烧写到FLASH中。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰36FLASHEEPROM和EEPROM的自检vFLASHROM和EEPROM的自检。 FLASHROM EEPROM中存放的一般是程序和整定值，对它们的自检可以采用“和校验”的方式进行，即把ROM的内容进行无符号相加，再同己知的校验和比较，如果相同则自检通过。与RAM一样，ROM的自检也需要分块进行。装置中的整定值如果发生不应有的改变，就有可能造成误动或拒动，所以必须随时检测整定值是否发生了不正确的变化。整定值存放在EEPRo

28、M中的两块区域，在自检时对它们进行比较，如果发现二者存储的数据不同，则认为整定值发生了故障.2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰37vEEPROM自检：EEPROM自检主要分以下三步进行。v上电时对EEPROM中数据自动进行检测和修复，当EEPROM中的数据不可修复时报EEPROM自检出错，同时闭锁保护；v正常运行过程中，分时分片对EEPROM中的数据进行检测；v当需向EEPROM写数据时，对所写数据进行回读判别。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰38AMD公司的AM29F4(8)00BB-70ECv我们采用了AMD公司的A

29、M29F4(8)00BB-70EC，采用了TSOP形式封装，48个引脚。它的容量是AM29F400BB-70EC 256K16bit或者*AM29F800BB-70EC 512K16bit*，这由它的控制引脚决定。我们选择了AM29F800BB-70EC 两片，32位的数据宽度，这是因为C32对程序的执行只支持16/32。它采用了单一的5伏电源，与0.32um系列的芯片兼容，存取速度为70ns，具有低功耗的特点，至少1000，000次可擦除/编程，支持JEDEC标准，其芯片内部增加了控制逻辑，如命令接口、状态寄存器、内部状态机等，通过写入特定地址和数据序列到命令寄存器中来确定芯片的操作方式及对

30、象. AM29F4(8)00BB-70EC的操作命令主要分为以下几种：编程命令、擦除命令、读数据命令、复位命令。 2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰39一. NPU-802硬件概述l 硬件逻辑简图硬件逻辑简图2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰40NPU-802硬件概述硬件概述v硬件资源硬件资源vDSP-TMS320C32PCM40 数字信号处理器vCPLD-XC95216PQ160 复杂可编程逻辑器件vA/D-AD976 16位A/D转换器,采样率100kHzvFLASH存储器-AM29F800B 512k X 32bit

31、 + 512k X 16bit vSRAM存储器-CY7C1041 256k X 32bitvNV SRAM存储器-DS1644-120 32k X 8bit(带实时时钟)v模拟量输入-共15路,其中12路交流,3路直流v测频回路-2路v开出量-24路v开入量-开入片选6个，最多可扩展为48路 + 8路DC24V开入量v通信接口- 一个GPS对时口（RS232/485可选）,一个PC调试口（RS232）,还有两个通信口可作为RS485口或连接以太网（双网）。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰41开出部分开出部分vNPU-802开出量开出量24路，一路开出启动

32、自检路，一路开出启动自检开出原理图开出原理图 正常出口传动时，CPLD将OUT1置为低电平输出，光耦OP1（TLP127）原边导通后，副边导通+24VA和DOUT1短接至继电器正极2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰42开出启动自检开出启动自检正常出口传动时CPLD引脚START被置为低电平，OP25导通后启动继电器RELAY1动作+24V和+24VA短接，驱动外部继电器动作，出口节点闭合或断开。启动继电器动作+24V与+24A接通后光隔OP26导通OUTRET由高电平变为低电平至CPLD.(OUT-RET为开出返回信号)2015-5-29许继制造中心电子分厂

33、 800系列保护硬件原理 刘人杰43开出回路自检v开出回路断线自检开出回路断线自检：自检时，CPLD依次将OUT1.24引脚置为低电平，对应的光隔TLP127导通，24VA与DOUT1.24短接至继电器正极（但不驱动继电器），24VA端电平被拉低，光隔OP27导通，OUT-RET由高电平变为低电平至CPLD,如果OUT_RET引脚在程序设定时间没有返回低电平信号，报“开出回路断线”。v开出回路击穿自检开出回路击穿自检：如果OUT_RET引脚为低电平且持续时间超过程序设定时间，报“开出回路击穿”。v击穿自检实时进行，驱动自检每间隔一段时间进行一次。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系

34、列保护硬件原理 刘人杰44CPU与YD501A的连接图2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰45内存与屏幕点阵的对应关系vYD501A中的显存中的显存VRAM可被可被CPU通过译码分配作为某通过译码分配作为某部分内存来使用部分内存来使用v内存的数据位与屏幕显示的色点一一对应对应，只要把内存的数据位与屏幕显示的色点一一对应对应，只要把适当的数据写入内存中去屏幕上即可显示出相应的文字适当的数据写入内存中去屏幕上即可显示出相应的文字图形图形2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰46五.存储器模块 DSP的外扩存储器的外扩存储器2015-

35、5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰47NPU-802中存储器的种类和特点中存储器的种类和特点FLASHROM闪存 AM29F800B 512K*32BIT 特点：系统掉电可以保存数据；与EPROM相比较，在系统电可擦除和可重复编程，而不需要特殊的高电压；与EEPROM相比较，成本低、容量大 。 SRAM静态随机存储器 CY7C1041 256K*32BIT 特点:只要供电正常，SRAM的信息将不会消失，不需要刷新电路。同时再读出时不破坏原存信息，一经写入可多次读出。SRAM的功耗较大，容量较小，存取速度较快。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原

36、理 刘人杰48NPU-802中存储器的种类和特点中存储器的种类和特点 NV SRAM一种非易失性存储器 （NVM） DS1644-120 32K*8BIT 特点：NV SRAM将SRAM和EEPROM整合在一起，可以高速的读取数据的同时在系统掉电的情况下也可以保存数据。NPU-802中的NV SRAM DS1644-120内部整合了带有32.768KHZ晶体振荡器的RTC（实时时钟）计时电路，RTC通过秒计数完成计时和日期功能，这需要从32.768KHZ晶体振荡器中获取1HZ的时钟信号，当前时间和日期保存在一组寄器中，DSP可通过接口进行访问 VRAM即视频RAM 64K*8 BIT YD50

37、1A使用 是显存的一种，是专门为图形应用优化的双端口存储器。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰49存储器与存储器与DSP之间的信息交换原理之间的信息交换原理 存储器一般通过M位地址线、N位数据线和一些有关的控制线同DSP交换信息。当DSP进行一次存储器读操作时，先将地址码由DSP通过地址线送入地址寄存器MAR，然后是控制信号中的读信号线READ有效，MAR中地址码经过地址译码后选中该地址对应的存储单元，并通过读写驱动电路，将选中单元的数据送入数据寄存器MDR，然后通过数据总线读入到DSP。 2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人

38、杰50TMS320C32对存储器的访问对存储器的访问引脚PRGW 是用来配置外部程序存储器宽度的。当PRGW 引脚为低电平时程序存储器宽度为16位;为高电平时程序存储器宽度为32 位。STRB0 和STRB1各为一组访问外部存储器的选通信号,各有4 个信号引脚( STRBx_B3/ A_1 、STRBx_B2/ A_2 、STRBx_B1和STRBx_B0) 。从图1 中可以看出, 选通信号STRB0 和STRB1能从8/ 16/ 32 位存储器中访问8/ 16/ 32 位数据,或从16/ 32 位存储器中执行32 位程序; IOSTRB是外设I/ O的选通信号引脚,它只能从32 位宽度的存储

39、器中访问32位的数据和程序。可以通过对STRBx和IOSTRB的设置,从8/ 16/ 32 位的存储器中访问8/ 16/ 32 位数据或程序。也就是说,可以从任何一个外部存储器中访问任何一种类型的数据。这就说明可以通过设置IOSTRB、STRB0和STRB1的选通信号来寻址整个外部存储器空间。比如,一个32 位外部存储器可以被设定为存放一个32 位的双字,但也可以被分为具有2 个连续地址的16 位字或4 个连续地址的8 位字节。反之,一个32 位双字可放在一个32 位外部存储器中,也可放在2 个16 位或4 个8 位宽度的外部存储器中。TMS320C32 内部总共提供了64 MB 的存储器映射

40、空间。其中,STRB0所对应的存储映像区间是不连续的两段区间,一段是03FH7FFFFFH(共31. 999 MB) ,另一段是880000 H8FFFFFH(共2 MB) ;STRB1所对应的存储映像区间是900000 HFFFFFFH(共28 MB) ; IOSTRB所对应的存储映像区间是810000 H82FFFFH (共512KB) 。当外部总线访问这些空间时,相应的选通信号就使能. 2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰51NPU-802中中DSP对存储器的访问对存储器的访问NPU-802中DSP在对存储器和I/O端口访问时实行了存储器统一编址，DSP

41、有两种工作方式由MCPL/MP管脚电平决定，NPU-802中MCPL/MP接地DSP工作在微处理器方式下 .下图为DSP工作在微处理器方式下的存储器映像编址分配表,使用仿真器和仿真软件可以看到。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰52存储器映像编址分配表2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰53DSP对存储器的选通vDSP通过位地址总线、位的数据总线和三组选通信号、访问外部存储器。vDSP对外部存储器的访问必须经过选通信号引脚，三组选通信号、分别对应存储器映像的不同位置，当访问那部分存储空间时，对应的选通信号使能。v对应的存储器

42、映像从到总共字，对应两块不连续的存储器映像，分别是从到共字和从到共字。对应从到共字空间。v在NPU-802中，FLASH的片选是由STRBO-BO使能，SRAM是由STRB1-B0使能，NV SRAM和VRAM是由IOSTRB经CPLD译码后进行片选控制。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰54六.DSP的应用2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰55一一.DSP简介简介vDSP 是Digital Signal Processor的简写，也称数字信号处理器，由于采用特殊的软硬件结构，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器

43、，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。可以用于语音处理、图形图像处理、数字通信、电力监控等多种与数字信号处理相关的领域。v美国德州仪器公司（TI）可以说是生产DSP芯片的代表厂商之一。 我们的产品中主要使用的是TI 公司的TMS32系列中的TMS320C32，下面简要介绍一下TMS320C32。vTMS320C32是TI的第一代浮点DSP芯片TMS320C3X系列中的一款高性能浮点芯片，是对TMS320C30、TMS320C31中的不常用资源进行简化、并对其性能进一步改进后的高性价比处理器2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰56二的性能和特点 v可

44、变宽度的存储器接口，可以灵活方便地存取8/16/32位数据v支持16/32位外部程序，从而为其外围接口电路设计提供了很大的灵活性v更快速的指令周期时间，三种单指令执行周期分别为33ns,40ns,50ns,对应的外部时钟周期分别为60M，50M，40M。v可设置优先级的双通道处理器v灵活的引导程序装入方式v可重新定位的中断向量表以及可选的边缘电平触发中断方式v片内具有2块容量为25632 BIT的RAM，可以高速存取数据。v2个32位计数器，4个外部中断2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰57v 特别是其增强的外部存储器接口，使得对外部数据的操作更加方便，存储

45、器接口电路的设计也更为灵活，因此在许多实时数据采集和信号处理系统中得到了广泛的应用 v 提供总共字的存储空间，每字，这字空间包括程序存储器、数据存储器及空间。TMSC320通过位的地址总线、位的数据总线和三组选通信号、访问外部存储器。 2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰58三DSP系统程序的引导装载v TMS320C32可以工作在两种方式下：微处理器方式（MICROPROCESSOR MODE）和微计算机方式（MICROCOMPUTER MODE），当MCBL/MP管脚接高电平时为微计算机方式，接低电平时为微处理器方式，这两种方式下，它们的程序的引导装载方式

46、是不一样的。现在主要说一下微处理器方式下的程序的引导装载过程。 DSP系统的程序引导装载系统的程序引导装载是指在系统加电后，系统自行将一段存储在外部非易失性存储器中的代码移植到高速RAM中并执行的过程。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰59v在引导装载系统中，外部非易失性存储器和DSP的性能尤为重要。FLASH存储器是一种高密度、非易失性的电可擦写存储器，而且单位存储比特的价格比传统的EPROM要低十分适合于作为外扩存储器。vFlash存储器主要用来存放用户程序代码。一般来说，将用户需要的程序代码装入Flash存储器有三种方法： 一种是在存储器出厂前将数据写

47、入； 第二种是用户使用编程器自己编程； 最后一种是将存储器安装在用户电路板后进行在线编程，我们采用的是最后一种方法。 2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰60FLASH程序的烧写v以FCK-800程序为例，目标程序为MAIN.OUT和FLASH.OUT,MAIN.OUT为主程序其中不仅包含有用户程序还有引导程序,FLASH.OUT为烧写程序;先使用仿真器及仿真软件将MAIN.OUT和FLASH.OUT依次写入到RAM中,然后运行FLASH.OUT将MAIN.OUT烧写到FLASH中。由于*.out文件不能直接写入FLASH存储器中，只有转换为*.HEX格式才行

48、，FLASH.OUT程序的主要作用就是转换文件格式。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰61程序的引导装载过程程序的引导装载过程v 系统重新上电后,首先在FLASH中运行引导程序,由引导程序自行完成对用户程序的移植操作,从FLASH移植到RAM中；v 然后将程序指针设置为用户程序的起始地址；接下来由DSP高速执行用户程序。 如果DSP外部信号管脚XF1输出一个均匀的5HZ脉冲说明程序引导装载成功即运行灯正常闪烁。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰62DSP故障类型分为 1.报NVRAM出错，定值，参数不能修改；2.打不开仿真

49、器；3.程序下载中某地址出错无法下载；4.下载后无法保存，下载正常单不运行。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰63针对性维修：v故障1：检查U13及其底座，一般这个很简单就可以解决！v故障2：按照下述步骤解决：v，观察外部是否有明显损坏痕迹，没有就直接进行下一步，有了处理完毕再进行下一步；v，快速瞬间上电，观察是否有短路现象？有短路现象需要首先排除，排除方法就是逐个去芯片。v，万用表测量VCC与GND之间电阻值，应为400K左右；假如出现阻值较小的情况（小于K级），也需要逐个排除故障芯片，没有更好的方法！2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护

50、硬件原理 刘人杰64待续v，上电并接上防真器，下载规定程序，观察下载程序是否顺利，假如报错，可根据错误提示的地址，用防真软件查找相关内存地址，并写数据，观察是数据线还是地址线出了问题，可测量有问题的数据线和地址线的对地电阻，有问题的需要拆除芯片来排除故障。v，用示波器测量各复位信号及控制信号，观察其是否正常，最好的方法和正常的CPU板进行比较.2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰65存储器部分：vRAM自检：上电时对整片RAM区写数据进行回读检测，当所写数据与回读不一致时，报RAM自检出错，同时闭锁保护。vEEPROM自检：EEPROM自检主要分以下三步进行。

51、v上电时对EEPROM中数据自动进行检测和修复，当EEPROM中的数据不可修复时报EEPROM自检出错，同时闭锁保护；v正常运行过程中，分时分片对EEPROM中的数据进行检测；v当需向EEPROM写数据时，对所写数据进行回读判别。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰66二常见故障v一般存储器损坏为不能正确的存放数据，FLASH损坏的几率比较低，EEPROM次之，SRAM损坏的几率比较高。vEEPROM损坏造成的常见故障现象:v1.定值无法修改、保存v2.CPU报“NVRAM自检出错” “定值自检出错”2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原

52、理 刘人杰67SRAM损坏造成的常见故障现象：vA.CPU不能正常运行 vB.CPU运行正常但程序CRC码不正确 vC.CPU报”RAM自检出错”2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰68三故障定位vSRAM 定位vCPU不运行，重新写程序，写不进程序，检查数据线和地址线是否有断线或短路现象，如果无定位SRAM；可以写进程序，使用仿真器对存储器映像地址（0X9000000XBFFFFFOXFFFFFF）范围进行数据填写操作，有错误定位SRAM。vB.C类故障现象可直接定位SRAM(A系列应首先排除平台程序是否与保护配套)2015-5-29许继制造中心电子分厂 8

53、00系列保护硬件原理 刘人杰69.EEPROM定位 v运行但定值参数无法修改或存储，报FLASH自检出错，定值出错等故障报告可直接更换 。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰70.FLASHROM 定位 vFLASH损坏的几率比较低,查地址线、数据线和控制线。vNPU-802报FLASH自检出错，实际往往不是FLASH的问题，而是NVRAM（DALLS）存的报告有乱码造成的，以前非A系列程序报FLASH自检出错，清理报告就行啦。现在A系列报FLASH自检出错，只有用仿真器清楚报告（无清除菜单）。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘

54、人杰71常见故障v开入常有v开入无变位 2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰72故障定位vA若出现单路开入常有或没有，首先检查电阻有没有断路现象，检查光耦OP121是否能正常导通,有没有常通现象，排除电阻故障，使用镊子/导线直接短接光偶副边管脚，有变位就是OP121损坏，还是没有变位就是CPLD损坏。vB若出现多路开入常有或没有，首先检查CPLD是否正常，然后可重复以上过程。v24路之外的扩展开入首先应排除扩展插件问题。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰73DSP系统故障类型分为 1.运行正常，但定值参数无法修改或保存，报定

55、制出错等2、不运行 2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰74存储器部分故障v1.运行正常，但定值参数无法修改或保存，报定制出错等v2、无法下载程序，下载程序无法保存或不运行。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰75针对性维修：v故障1：检查U13及其底座，这个很简单就可以解决！v故障2：按照下述步骤解决：v，观察外部是否有明显损坏痕迹，没有就直接进行下一步，有了处理完毕再进行下一步；v，快速瞬间上电，观察是否有短路现象？有短路现象需要首先排除，排除方法就是逐个去芯片。v，万用表测量VCC与GND之间电阻值，应为400K左右；假

56、如出现阻值较小的情况（小于K级），也需要逐个排除故障芯片，没有更好的方法！2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰76待续v，上电并接上防真器，下载规定程序，观察下载程序是否顺利，假如报错，可根据错误提示的地址，用防真软件查找相关内存地址，并写数据，观察是数据线还是地址线出了问题，可测量有问题的数据线和地址线的对地电阻，有问题的需要拆除芯片来排除故障。v，用示波器测量各复位信号及控制信号，观察其是否正常，最好的方法和正常的CPU板进行比较.2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰77存储器部分：vRAM自检：上电时对整片RAM区写数据

57、进行回读检测，当所写数据与回读不一致时，报RAM自检出错，同时闭锁保护。vEEPROM自检：EEPROM自检主要分以下三步进行。v上电时对EEPROM中数据自动进行检测和修复，当EEPROM中的数据不可修复时报EEPROM自检出错，同时闭锁保护；v正常运行过程中，分时分片对EEPROM中的数据进行检测；v当需向EEPROM写数据时，对所写数据进行回读判别。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰78二常见故障v一般存储器损坏为不能正确的存放数据，FLASH损坏的几率比较低，EEPROM次之，SRAM损坏的几率比较高。vEEPROM损坏造成的常见故障现象:v1.定值

58、无法修改、保存v2.CPU报“EEPROM自检出错” “定值自检出错”2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰79SRAM损坏造成的常见故障现象：vA.CPU不能正常运行 vB.CPU运行正常但程序CRC码不正确 vC.CPU报”RAM自检出错”2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰80三故障定位vCPU不运行，重新写程序，写不进程序，检查数据线和地址线是否有断线或短路现象，如果无定位SRAM；可以写进程序，使用仿真器对存储器映像地址（0X900000OX93FFFF）范围进行数据填写操作，有错误定位SRAM。v一般写入000000

59、00（全零） FFFFFFFF （全1）55555555（D0 D2 D4 D6 D8 D10 D30为1） AAAAAAAA（D1 D3 D5 D7 D9 D11 D31为1） 这些数据。32根数据线显示数据为8位16进制数据，因为显示的每一位数据都是由四位数据位组成（如显示最末位是由D3 D2 D1 D0组成 这四位分别代表实际数据8 4 2 1十进制数）通过写入这些数据可检验出数据线异常问题。v经验是v一般写入数据出现数据多出可判为数据线短路，v一般写入数据出现数据少出可判为数据线断路，v有些数据写入后刷新后会变，一般是sram有问题。v数据根本写不进SRAM,可能数据片选 读写控制异常

60、，首先排查CPLD,DSP.v以上个与数据有关问题比较难解决，因为数据线上连接的芯片实在是太多啦，只有一个一个试啦。vB.C类故障现象可直接定位SRAM(A系列应首先排除平台程序是否与保护配套)2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰81NV SRAM定位 v运行但定值参数无法修改或存储，报定值自检出错，定值出错等故障报告可直接更换 NV SRAM DS1644-120解决。v时间不走，走时不准。2015-5-29许继制造中心电子分厂 800系列保护硬件原理 刘人杰82.FLASHROM 定位 v1.A.B.C三种现象,如果地址线、数据线和控制线无问题，一般可定位