SPORT及IDMA接口在电力系统监控产品中的应用

摘要：电力系统监控产品中，模拟量数据流程是影响系统性能的重要因素。文中提出了一种基于ADSP中SPORT及IDMA的模拟量输入接口。实际应用表明，该方法可以简化数据流程，提高系统效率。
关键词：串行接口AD转换器；SPORT接口；IDMA接口：ADSP芯片

国民经济的迅猛发展，对能源尤其是电能的要求也有所提高。因此，电力系统监控产品也朝着精度更高，功能更强，响应更快发展。
当前电力系统监控产品如配网自动化控制器、电能质量监测、故障录波、继电保护等一般都采用DSP+MCU的设计方案，目的是将DSP的高速数字信号处理功能和MCU完善的管理、通讯、丰富的接口等功能相结合，从而使得产品功能更丰富，扩展更灵活。
对于电力系统监控产品来说，模拟量的获取是一个非常重要的环节。以每周波采样32点，6路模拟量计，每秒需要读取的原始数据约为9．6 k字。显然，频繁的读取工作非常繁复，不管是对DSP还是MCU。更何况许多产品需要更高的采样速度和更多的模拟量输入。而DSF与MCU之间的数据交换同样很繁复。
文中提出了一种基于ADSP-218X的模拟量数据流接口方法，可以避免因为频繁读取模拟量相关数据而造成的资源浪费。经产品验证，本方法更灵活，更合理。

1 接口原理
图1为模拟量接口框图。其中，ADSP-2185M主要负责AD转换器输入数据的收集和实时计算。由Actel公司的FPGA(APA150)实现采样控制和接口逻辑。ADS8509是TI公司的一款SAR型AD转换器，其精度为16位，采样速度最高250KSPS，接口为串行接口。图1也反映了模拟量数据流程。ADS8509在FPGA的控制下完成模拟量采集，其数据经SPORT0口进入ADSP-2185M。DSP在完成计算后，其计算结果经IDMA口读入MCU。

1．1 模拟量转换结果输入接口
SPORT口是AD公司独有的一种同步串行口。在ADSP-218x系列、Blackfin等系列产品中都有提供。SPORT口有5根信号线，其定义为：
SCLK：时钟信号
RFS：接收帧同步信号
TFS：发送帧同步信号
DR：串行数据接收
DT：串行数据发送
SPORT口有几个突出的特点，包括：SPORT口是双向的，具有独立的双缓冲发送或接收数据区即Double-buffered功能；Autobuffering即自动缓冲功能；帧长可变，串行数据长度从3到16位可选；时钟信号可变，而且可以外部输入，也可以内部产生等。
Double-buffered即双缓冲功能，实际是指发送和接收均有发送数据寄存器和移位寄存器共两个寄存器，避免了因响应不及时导致的数据丢失：Autobuffering即发送／接收的数据可以基于DMA操作自动读出／写入环形缓冲区，而不需要外部干预。一旦发送缓冲区发完／接收缓冲区收满，即可以引发中断。如果在中断服务程序中将缓冲区设为另一个，则可以两个缓冲区轮流工作，从而为数据处理留出足够的时间。