域信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域信號的變換形式，是數(shù)字信號處理中對信號進(jìn)行分析是經(jīng)常采用的一種方法。利用快速傅里葉變換(FFT)方法能把采樣的電壓電流的基波和各次諧波分離，并分別計算出所需的基波分量和各次諧波分量，進(jìn)而計算出電壓電流的有功功率、無功功率、視在功率、基波功率因素、三相不平衡等電力基本參數(shù)。
[0052]雙口 RAM連接在IiffiSP單元和2#DSP單元之間，雙口 RAM是IiffiSP單元和2#DSP單元的數(shù)據(jù)交換的媒介。2#DSP單元連接在雙口 RAM單元和人機(jī)接口單元之間，2#DSP單元負(fù)責(zé)完成裝置的數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)通信、人機(jī)交互等功能。
[0053]關(guān)于1#DSP和2#DSP之間的串行通信原理將通過圖4來詳細(xì)描述。兩個DSP在串行工作方式下運行，這種串行工作方式可以通過DSP串口或DMA，也可以通過雙口 RAM，F(xiàn)IFO，甚至公共內(nèi)存實現(xiàn)。也可以自己擴(kuò)展串口及DMA通道，而雙口 RAM，F(xiàn)IFO及公共內(nèi)存，一般都是由用戶擴(kuò)展而成。在串口通信方式下，利用DSP芯片本身帶有的串口資源進(jìn)行通信。此種通信方式連接簡單，保密性強，不增加任何附加成本?，F(xiàn)針對圖4所示2個控制器之間的通信連接以及所使用的功能模塊框圖。說明1#DSP和2#DSP之間的SPI和SCI兩種串行通信接口。
[0054]SPI是一個高速串行通信接口，能夠?qū)崿F(xiàn)DSP與外部設(shè)備或另一個DSP之間的高速串行通信。應(yīng)用中經(jīng)常使用SPI接口和擴(kuò)展外設(shè)的移位寄存器，IXD顯示以及ADC等外設(shè)通信，也可采用主/從模式實現(xiàn)多處理器間的通信。
[0055]在圖4中，SPI接口有主和從2種操作模式。主控制器控制SPICLK信號，它可以在任何時刻啟動數(shù)據(jù)發(fā)送。在工作在主模式下，SPI在SPICLK引腳為整個串行通信網(wǎng)絡(luò)提供時鐘。數(shù)據(jù)從SPISnro引腳輸出，并鎖存spisomi引腳上輸入的數(shù)據(jù)。spibrr寄存器確定通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，通過SPIBRR寄存器可以配置126種不同的數(shù)據(jù)傳輸率。寫數(shù)據(jù)到SPIDAT或SPITXBUF寄存器，啟動SPIS頂O引腳上的數(shù)據(jù)發(fā)送，首先發(fā)送的是最高有效位(MSB)。同時，接收的數(shù)據(jù)通過SPISOMI引腳移入SPIDAT的最低有效位。當(dāng)傳輸完特定的位數(shù)后，接收到的數(shù)據(jù)被發(fā)送到SPIRXBUF，以備CPU讀取。
[0056]在從模式中，SPISOMI引腳為數(shù)據(jù)輸出引腳，SPISIM0引腳為數(shù)據(jù)輸入引腳。SPICLK為串行移位時鐘的輸入。當(dāng)從SPI設(shè)備檢測到來自主控制器的SPICLK信號的合適時鐘邊沿時，已經(jīng)寫入SPIDAT或SPITXBUF寄存器的數(shù)據(jù)被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。要發(fā)送字符的所有位移出SPIDAT寄存器后，寫入到SPITXBUF寄存器的數(shù)據(jù)將會傳送到SPIDAT寄存器。為了能夠接收數(shù)據(jù)，從SPI設(shè)備等待主控制器發(fā)送SPICLK信號，然后將SPIS頂O引腳上的數(shù)據(jù)移入到SPIDAT寄存器中。
[0057]串行通信接口 SCI采用雙線通信的異步串行通信接口，支持標(biāo)準(zhǔn)的UART異步通信模式，并采用NRZ (no -return一zero)數(shù)據(jù)格式，可以通過串行接口與DSP或其他的異步外設(shè)進(jìn)行通信。SCI接收器和發(fā)送器有自己的獨立使能和中斷位，可以獨立的操作，在全雙工模式下也可以同時操作。為保證數(shù)據(jù)完整，SCI模塊對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行間斷、極性、超限和錯誤檢測。通過對16位的波特率控制寄存器進(jìn)行編程，配置不同的SCI通信速率。SCI模塊支持多處理器通信，有2種通信協(xié)議:空閑線多處理器模式和地址位多處理器模式，這2種協(xié)議允許在多處理器間進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)傳送。同時，SCI還提供了通用異步接收/發(fā)送(UART)通信模式，能夠與多種帶有標(biāo)準(zhǔn)串口的外設(shè)進(jìn)行通信。這里不再詳細(xì)介紹。
[0058]1#DSP單元采用數(shù)據(jù)分析芯片TMS320F2812DSP芯片，利用CS片選拉低，對A/D采樣芯片MAX1324采樣轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號在所測的一個周期內(nèi)采集128點的數(shù)據(jù)。通過1#DSP數(shù)據(jù)分析芯片計算和分析由A/D采樣單元傳遞過來的三相電壓、三相電流數(shù)字信號，利用FFT快速單元傅里葉算法算出基波和各次諧波的頻率、電壓、幅值和相位，以及各相有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)和各次諧波畸變率、總畸變率等電力參數(shù)的數(shù)據(jù)，其中算法和控制程序存放在所述FLASH中，臨時采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過所述DSP數(shù)據(jù)緩沖電路緩存后存儲在所述外擴(kuò)RAM中，以方便讀寫到SD卡或者U盤中。
[0059]如圖5所示，本發(fā)明基于雙DSP架構(gòu)的節(jié)能診斷裝置作為硬件檢測系統(tǒng)，其工作流程描述如下:首先儀器接線完成后，檢查接線正確無誤后，即開始檢測，儀器進(jìn)入初始化狀態(tài)，初始化包括1#DSP單元和2#DSP單元，在兩塊DSP內(nèi)分別啟動初始化程序，初始化完成后，即進(jìn)入啟動測量狀態(tài)，診斷儀開始采樣待測線路三相電壓、電流信號，若采樣未完成，則繼續(xù)采樣，直至采樣結(jié)束，采樣數(shù)據(jù)進(jìn)入A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換，該過程受1#DSP單元同步轉(zhuǎn)換控制，轉(zhuǎn)換成功的數(shù)字信號進(jìn)入1#DSP的數(shù)據(jù)處理芯片內(nèi)，根據(jù)FFT算法，進(jìn)行計算處理和分析，得到要用到的各種有價值的電力能耗參數(shù)，如三相電壓、電流基波值、I?25次諧波電壓、電流、各相有功、無功、視在功率、功率因數(shù)、電壓波動和閃變、三相不平衡度、諧波畸變率等值，這些能耗數(shù)值以一定數(shù)據(jù)格式讀寫到SD卡或U盤中，讀寫過程受2#DSP單元控制，2#DSP單元控制文件管理芯片CH376，控制數(shù)據(jù)讀寫電路將IiffiSP單元計算處理的能耗數(shù)據(jù)以一定的數(shù)據(jù)格式存儲在SD卡或U盤中，同時，受2#DSP單元控制，能耗數(shù)據(jù)通過IXD12864液晶模塊顯示出來，也可通過數(shù)據(jù)通信方式(GPRS、無線藍(lán)牙發(fā)射模式、云存儲模式等)上傳到上位機(jī)節(jié)能診斷分析軟件子系統(tǒng)，或通過SD卡或U盤上傳到上位機(jī)，由節(jié)能分析師操作節(jié)能診斷軟件進(jìn)行分析工作，生成節(jié)能診斷分析報告和用戶能耗數(shù)據(jù)文件，通過用戶能耗數(shù)據(jù)文件可反映專線用戶的耗能情況和用電配置情況，根據(jù)節(jié)能診斷分析報告，給專線用戶提供相應(yīng)的合理性措施和建議，使用戶做到最大化節(jié)能生產(chǎn)。
[0060]圖6為本發(fā)明的基于雙DSP架構(gòu)的專線用戶節(jié)能診斷儀的1#DSP單元采樣程序運行流程圖，如圖6所不，三相電壓、電流信號米樣開始啟動，米樣信號(UA、UB、Ue、UN、IA、IB、Ic、IN)進(jìn)入信號調(diào)理電路進(jìn)行抗混疊低通濾波、運算放大、過零比較、鎖相倍頻、信號緩沖、采樣保持、A/V轉(zhuǎn)換等一系列處理，保證經(jīng)該單元出來的8通道模擬信號(UA、UB、UC、UN、M_IA、M_IB、M_IC、M_IN)能精準(zhǔn)、快速送到A/D采樣單元的CHO至CH7共8個模擬量輸入接口。1#DSP單元對ADC進(jìn)行同步轉(zhuǎn)換控制，保證在一個工頻周期里采集256個點，且這256個點間是同步等間隔采樣的，同步采樣方式確保了測量數(shù)據(jù)的實時性和可靠性。采樣完成，模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并被送入1#DSP單元進(jìn)行計算和分析，分析方法為FFT法，根據(jù)該方法計算得到基波幅值、頻率和各次諧波幅值、相位，基波電壓、電流有效值，各相功率、功率因數(shù)，各次諧波畸變率、總畸變率，電壓波動和閃變等，至此，1#DSP單元的信號采樣和數(shù)據(jù)計算分析過程結(jié)束。
[0061]下面對1#DSP單元和2#DSP單元主程序運行流程圖進(jìn)行闡述說明，如圖7所示，1#DSP單元對三相電壓電流數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，采樣開始之前，進(jìn)行DSP初始化，并開放中斷，儀器開始對數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，采樣過程中的ADC轉(zhuǎn)換受1#DSP單元控制，ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入至1#DSP內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，其中，基波電壓電流值輸入至液晶顯示模塊進(jìn)行顯示，其他各次諧波電壓電流、諧波畸變率、各相有功無功視在功率等數(shù)值則通過雙口 RAM輸送至2#DSP單元，在2#DSP單元內(nèi)進(jìn)行人機(jī)交互控制和書籍存儲上傳，數(shù)據(jù)通過IXD12864液晶屏顯示，數(shù)據(jù)存儲在SD卡/U盤中，該存儲過程由2#DSP控制CH376文件管理芯片完成，以一定的數(shù)據(jù)格式存儲在SD卡或U盤，并經(jīng)數(shù)