嵌入式電力通信設備基礎平臺的研究

摘要：由于電力各環(huán)節(jié)中的嵌入式通信設備日益復雜多樣，傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)模式難以滿足要求。在此基于多款電力通信設備的開發(fā)經(jīng)驗，進行深入分析和總結提煉，梳理了一種嵌入式電力通信設備基礎開發(fā)平臺的構建思路，著重闡述了其主要研究內(nèi)容和開發(fā)方法，并對技術難點進行了分析。通過在實際開發(fā)中的應用，證明了基于該平臺能夠快速、高效地開發(fā)電力嵌入式通信設備，且對其他專業(yè)的設備開發(fā)亦有一定的借鑒意義。
關鍵詞：基礎平臺；電力通信設備；嵌入式；支撐平臺

0 引言
電力專用通信網(wǎng)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展逐步形成的，如今它已經(jīng)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。電力通信業(yè)務已廣泛應用各種通信技術，隨著電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的發(fā)展和企業(yè)信息化進一步發(fā)展，對電力通信提出了高帶寬、高可靠性、容災、廣覆蓋等新的需求。在這些通信設備中，嵌入式系統(tǒng)得到了越來越多的應用，尤其是一些新技術的應用帶來了人們對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的新思路和新需求。在屏蔽不同的硬件平臺甚至不同操作系統(tǒng)基礎之上，中間件、虛擬機等概念的引用形成了符合通信設備上應用軟件不同需求的支撐平臺，為上層的嵌入式應用軟件的開發(fā)提供了統(tǒng)一接口，也為嵌入式系統(tǒng)提供了一種新的開發(fā)模式和實現(xiàn)思想。
由于通信設備變得越來越復雜，導致嵌入式系統(tǒng)的復雜程度也越來越高，而當前的通信設備開發(fā)很多還是小作坊式的，重復開發(fā)嚴重，導致大量的資源浪費，同時也使得開發(fā)速度和產(chǎn)品質(zhì)量難以滿足市場發(fā)展的需求。如何通過平臺技術簡化軟件的設計，通過模塊重用的思想減少開發(fā)的工作量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，成為了一項十分緊迫的任務。經(jīng)過多年的努力，中國電力科學研究院已經(jīng)在嵌入式電力通信設備開發(fā)方面取得了一定的成果和經(jīng)驗，例如應用于智能變電站的工業(yè)以太網(wǎng)交換機、配用電通信中的無源光網(wǎng)絡設備、輔助輸電線路監(jiān)測的CMA監(jiān)測代理裝置。在這種情況下，為使嵌入式電力通信設備開發(fā)朝著通用化、標準化、系列化、模塊化、平臺化的方向發(fā)展，為系統(tǒng)內(nèi)外的互連、互通、互操作提供穩(wěn)定可靠的保障，研究和構建嵌入式電力通信設備的基礎平臺是很有意義的。

1 研究內(nèi)容
1．1 開發(fā)階段的規(guī)范
基礎平臺的研發(fā)是為系列化的嵌入式設備開發(fā)而服務的，脫離設備開發(fā)的基礎平臺是缺乏應用價值的。這也就造成了基礎平臺研發(fā)與實際的設備開發(fā)密切相關、不可分割的狀況。因此明確和規(guī)范基礎平臺在嵌入式設備開發(fā)的各個開發(fā)階段的功能，對于構建基礎平臺是具有重要意義的。
根據(jù)設備開發(fā)經(jīng)驗的總結，歸納了五個開發(fā)階段，基礎平臺按照這五個階段進行更多的細化，明確職能分工，規(guī)范開發(fā)流程，定義各環(huán)節(jié)的邊界和職能，形成開發(fā)流程的整體指導書，也便于更好地管理項目。這五個階段是：前期的方案設計和驗證；調(diào)試硬件，驗證各功能板的基本功能；構建系統(tǒng)平臺，在各功能板上建立相適應的系統(tǒng)，形成開發(fā)的基礎；構建開發(fā)平臺，在各功能板上以中間件為基礎實現(xiàn)應用軟件開發(fā)基礎；輔助應用調(diào)試，為應用開發(fā)人員提供開發(fā)環(huán)境，解決平臺相關問題。
1．2 處理器的規(guī)劃和升級
在嵌入式通信設備領域，需要根據(jù)各設備的性能需求、功能需求、環(huán)境需求等應用特點，構建相適應的基于處理器的最小系統(tǒng)，這就是嵌入式設備的處理器平臺。
結合應用的需求分析對處理器平臺進行整體的規(guī)劃，分別制成相應的核心模塊用于不同規(guī)模的應用場合，后續(xù)的開發(fā)和升級可對各檔處理器平臺中進行有針對性地開發(fā)。這樣的開發(fā)思路有利于設備開發(fā)的模塊化、標準化、系列化。
1．3 技術總線的構建
針對通信設備的特點，結合已有的設備開發(fā)的基礎，總結了以下三條技術總線進行規(guī)范化開發(fā)，即千兆以太網(wǎng)交換總線、百兆以太網(wǎng)交換總線和面向控制的低速串行總線。這三條總線有其不同特點和特性，在通信設備中起著類似中樞神經(jīng)的作用，保證了內(nèi)部數(shù)據(jù)流和控制指令的順利通暢?；谄脚_組合的思想，分別對三種總線進行了相應的硬件接口定義、驅(qū)動封裝和面向應用的API規(guī)范，極大地提高了設備中的硬件模塊和程序接口的復用度。