[发明专利]一种适用于标准化馈线终端的MCU+FPGA控制平台

说明书

本发明涉及一种适用于标准化馈线终端的MCU+FPGA控制平台，包括MCU芯片、FPGA芯片、SDRAM芯片、以太网PHY芯片、以太网MAC+PHY芯片、NAND FLASH芯片、WDG看门狗芯片、ADC芯片、RTC芯片、FLASH芯片；所述MCU芯片分别与以太网PHY芯片、以太网MAC+PHY芯片、NAND FLASH芯片通讯，MCU端外挂WDG看门狗芯片；FPGA芯片与ADC芯片通讯，FPGA端外挂RTC，通过SPI与FLASH芯片通讯；MCU芯片通过FPGA的JTAG接口将配置程序写入FPGA外挂FLASH。本发明的控制平台可充分满足一、二次设备融合标准化规范对馈线终端设备的要求。

技术领域

本发明涉及配电自动化设备技术领域，尤其涉及一种适用于标准化馈线终端的MCU+FPGA控制平台。

背景技术

配电自动化领域的一、二次设备融合标准化将成为未来各类配电终端设备的主流发展趋势。其标准化的设计原则对现有终端控制平台的可扩展性、灵活性、实时性提出了更高的要求和挑战。目前市场上主流馈线终端(FTU)设备厂家，大部分使用基于单MCU的控制平台，其不足之处有：

(1)IO引脚资源有限，无法满足馈线终端设备日益增长的对数字量开入、开出的差异化需求，可扩展性较差。

(2)通讯接口资源有限，无法满足对新型无线通讯，如5G、蓝牙、WIFI、LoRa等通讯方式的兼容，灵活性较差。

(3)新型馈线终端对ADC采样速度，北斗/GPS对时精度，数字量遥信分辨率，数字遥控出口时延等实时性功能要求较高，且操作系统、应用软件的功能日益强大，对单核MCU的性能也是极大的挑战。

FPGA以其速度快、灵活性强的特点刚好弥补单MCU控制平台在性能和资源上的不足。现阶段国产FPGA可替代方案日益成熟且市场价格相对平稳，亦有效控制了单核平台扩展的硬件成本。

目前MCU与FPGA的通讯主要有串口、并口两种方式，串口通讯方式极大的限制了FPGA的速度，在实时性、可靠性要求较高的配电领域不太适用；并口通讯的速率和可靠性较好，但占用IO引脚较多，如果同时外接了大容量并口存储器，将极大消耗MCU的IO口资源，使得扩展双核平台的性价比大大降低。

授权公布号为CN205141828U的专利文献公开了一种基于DSP MK60的罩式FTU配电终端硬件平台，所公布的硬件平台采用了DSPK60作为主控芯片，使用12位片内AD对交流量进行采集，其暂态和稳态精度都已无法满足标准化规范的要求；该平台的SRAM、第二路扩展以太网口均采用并口通讯实现，消耗大量IO口资源，导致遥控出口、遥信入口、开关、LED等功能需要外扩CPLD实现，无形中增加了设计难度和硬件成本；其大量复杂的模拟量计算在MCU内部完成，极大拖累了平台对实时性操作的响应速度；该平台对外通讯接口相对固定，无法兼容新型的外部通信设备。

因此，一种适用于标准化馈线终端的高性能、可扩展性好、灵活性强的控制平台值得被深入研究。

发明内容

为解决现有的技术问题，本发明提供了一种适用于标准化馈线终端的MCU+FPGA控制平台。

本发明的具体内容如下：一种适用于标准化馈线终端的MCU+FPGA控制平台，包括MCU芯片、FPGA芯片、SDRAM芯片、以太网PHY芯片、以太网MAC+PHY芯片、NAND FLASH芯片、WDG看门狗芯片、ADC芯片、RTC芯片、FPGA外扩的FLASH芯片；

所述MCU芯片分别与以太网PHY芯片、以太网MAC+PHY芯片、NAND FLASH芯片通讯，MCU端外挂WDG看门狗芯片；

FPGA芯片与ADC芯片通讯，FPGA端外挂RTC，通过SPI与FLASH芯片通讯；

MCU芯片通过FPGA的JTAG接口将配置程序写入FPGA外挂FLASH；