基于FPGA的电子式电流互感器解码单元实现

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1、维普资讯http://www.cqvip.com辽宁大学学报JOURNALOFLlAoNINGUNIvERslTY自然科学版NaturalSciencesEdition第35卷第2期2008年V01．35No．22OO8基于FPGA的电子式电流互感器解码单元实现张丹(辽宁大学信息学院，辽宁沈阳110036)摘要：解码单元作为电子式电流互感器低压侧数据恢复的核心部分，具有很重要的作用．分析了其数据帧结构及特点，鉴于FPGA的高速度与高可靠性等优点，提出了该解码单元的一种系统实现方案，以及各部分的具体实现方案，并对结果进行了验证与分析．关键词：电子式电流互感器；F

2、PGA；解码．中图分类号：TM452文献标识码：A文章编号：1000-5846(2008)02-0118-03在电子式电流互感器中，高压侧从高压母线1)行空位是二进制1，两帧之间按曼彻斯特上采集得到的电流信号经编码等处理后，由光纤(Manchester)编码连续传输1码，且两帧之间应传送到低压侧，在低压侧需经解码等处理后送二传输最少7O个空位比特．次设备．低压侧单元是电子式电流互感器的重要2)帧的最初两个8位字节代表起始符．组成部分，它是连接高压侧数据采集系统和二次3)16个8位字节用户数据由一个16位校验设备的桥梁．而解码单元作为其数据恢复的核心序列结束．部

3、分，具有很重要的作用，其准确度及实时性将直4)校验序列建立的生成多项式为：接影响整体的系统特性．FPGA与传统的单片机Gf)=．／6+++¨+0++6+或专用芯片比较来看，在高速率与实时性等方面++1都具有明显的优势¨]．本文便采用了FPGA芯5)校验有误，该帧废弃，否则交付给用户．片设计实现了一个电子式电流互感器的解码单依据n’3的数据帧格式为2个8位字节的起元．始符(0000010101100100)，后接16个8位字节的数据一及其16位的CRC校验码，再接数据二1数据帧结构及其校验码，后再接数据三及其校验码．电子式电流互感器设计具有专门的国际化标2解码单

4、元的系统设计准，即国际电工委员会标准IEC60044—8：电子式电流互感器。在此标准中规定链接层采用系统设计主要包括位同步信号提取、曼彻斯IEC60870—5—1的F13格式，此格式具有良好的特解码、起始序列检验、CRC校验、串并转换几个数据完整性，其帧结构使它有可能用于高速度的部分．具体设计框图如图1所示．多点网络同步数据链接，链接服务级别为S1：2．1解码采样时钟SEND／NOREPLY(输送／不回答)．信号的传输速率为2．5Mbit／s，选取晶振做一数据的传输规则如下J：定的分频可得到该频率信号，但相位关系无法满·作者简介：张丹(1981一)，女，辽宁沈

5、阳人，辽宁大学信息学院助理实验师，沈阳工业大学检测技术与自动化装置专业硕士研究生，从事现代检测技术及装置研究．基金项目：沈阳市科技局项目(103209—2—06)收稿13期：2008-01-03维普资讯http://www.cqvip.com第2期张丹：基于FPGA的电子式电流互感器解码单元实现ll9足要求．解码单元的采样时钟要与接收的数据信电转换后并经解码得到的电信号，若检测到该起号满足同步关系，才能获得准确的采样结果，因此始符则输出一个脉冲信号，从下一位开始接收有在通信系统中位同步信号是必不可少的．效信息码．接收到的前l6个字节数据为编码后的信息码，随后的

6、2字节数据为编码后的校验码，再后将是下一组的信息码与校验码．在设计中，信息码与校验码也可不作区分，而直接取l8个字节为壁一组的数据信号送CRC校验模块处理．2．4数据的循环冗余校验循环冗余码即CyclicalRedundancyCheck，通图1系统框图常缩写为CRC，在信息码后附加上计算所得的校验码即得到循环冗余码．若循环冗余码长为／7,位，通常位同步信号提取有插入导频法和从接收信息码长为k位；校验码长为r位，则／7,=k+r．数据中直接提取这两种方法．直接提取又包括计将信息码左移r位后除以生成多项式所得的数器算法和数字锁相环法等．本设计采用的是计余式即为校

7、验码．若信息码为D()，将其左移r数器算法．以时钟信号作为敏感变量，以时钟频率位得到D()，生成多项式为G()，则为基础做计数器，接收数据发生跳变时对输出信_Q(小号作调整，最终输出准确的位同步信号送解码单元使用．其中Q()为商，R()为余式即校验码，在D2．2信号的解码()后接()即得到循环冗余码M()．考虑到信号的编码采用的是曼彻斯特(Manchester)上式计算为模2计算，加减法是可以等同的，故由编码，先传输最高位．标准中规定的编码规则是，上式可整理得到()=Q()·G()．从低位变到高位为二进制1，从高位变到低位为对于解码单元来说，M()／G()=Q

8、()，若二进制0．在光电电流互感器中高