DSP处理器在电力二次设备中的开发

　　摘要： ADI的DSP 处理器在电力二次设备领域有着广泛的应用前景。介绍了ADI的DSP处理器类型、在电力二次设备设计中的应用概况以及开发流程。

　　电力二次设备主要是指对一次设备进行控制、监控和保护的设备，包括电站自动化、变电站自动化、调度自动化、配电自动化、线路保护、主设备保护和电能计费自动化产品等，其中使用了大量的智能处理单元。本文主要讨论ADI 的数字信号处理器(DSP)在电力二次设备中的应用。

　　DSP(digital signal processor)是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

　　按照适用电网环境来分，电力二次设备可以分为高压(>110 kV)、中压(3.5 kV～110 kV)和低压(<3.5 kV)二次设备。在高压和中压应用中，需要智能处理单元响应速度快、延迟小，其中高压二次设备大都采用浮点运算，并且多采用多处理器架构;而中压二次设备根据不同的应用和要求会采用浮点或者定点的运算;低压二次设备大都采用定点运算，主要偏重处理单元的对外通讯和控制能力。

　　1 ADI DSP处理器在电力二次设备领域的应用背景

　　随着处理性能的不断提高和成本的不断降低，DSP在电力二次设备设计中的应用越来越广泛，从开始单纯的数值算法计算，到实现真正的单芯片解决方案。随着半导体行业的不断革新以及二次设备行业市场的持续发展，DSP在二次设备行业正起着越来越多的作用。

　　ADI公司的DSP处理器产品在电力二次设备的应用历史可以追溯到上个世纪90年代。由于ADI在工业应用领域一直有良好的口碑和产品，电力二次设备设计中大量采用了ADI的ADC、运算放大器以及DSP处理器。其中DSP处理器主要使用定点DSP处理器ADSP21XX系列，以及浮点DSP处理器ADSP2106X系列。进入21世纪以来，电力二次设备市场面临着新一轮的产品更新换代，原来方案中的大多数智能处理单元需要重新设计。

　　由于以往的DSP或MCU的处理能力不足，大多数老的设计方案都是采用多处理器架构。随着市场对设备成本和开发周期要求的不断提高，伴随着DSP处理器的性能不断提升，新的电力二次设备设计越来越多地采用单芯片设计思路，如图1所示。这样不仅能够大大降低设备成本，也能大大简化开发平台，节省大量的开发费用。