采用Nios的电能质量监测系统解决方案-第3页-北极星售电网

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2.3 硬件系统平台设计

图4是整个系统的硬件结构框图。系统组成主要包括：

(1)系统核心模块采用STRATIX系列的EPlS25型的FPGA，它包含：10个DSP模块、25 660个逻辑单元、48个嵌入式乘法器、RAM总量高达1 922576 b，6个数字锁相环、可用的I/O口最多达到702个。它是一款采用高性能结构体系的PLD器件，结合了强大内核性能，大存储器，DSP功能，高速I/O和模块化设计。其内嵌的DSP模块，提供了高于DSP处理器的数据处理能力，可以完成较为耗费资源的乘法器单元。这些资源对一个电能质量监测系统来说是已经绰绰有余。

(2)NiosⅡ软核处理器是整个系统模块的CPU，它的具体特性已在前面详细叙述。NiosⅡ软核处理器除了要协调控制各个硬件设备外，电能参数相关数据的软件算法也要在此执行。

(3)Avalon交换式总线由SoPC Buiider自动生成，它是一种用于系统CPU和外设之间的内联总线。传统的总线结构缺点是每次只能有一个主机能接入总线，导致带宽瓶颈。而在Avalon总线结构里，总线主机不抢占总线本身。Avalon交换结构可实现数据在外设与性能最佳数据通道之间的无缝传输，并且它同样支持用户设计的片外处理器和外设。

(4)谐波分析模块采用内嵌的DSP对采集过来的16位数字信号进行处理，输入电能计量指标参数的处理算法程序，将结果暂存在片内存储器，最后NiosⅡ软核控制单元通过RS 232或.RS 485串口完成数据的传输和人机对话。谐波是一个周期性的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。进行谐波变换的方法很多，本文采用的是FFT，完成电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因子和稳态谐波分量等检测。

以上是本文提出的一个基于NiosⅡ的基本电能质量监测系统的硬件平台。根据不同要求，还可以采取往系统核心模块里添加DMA、自定义模块等措施，从而形成功能更加完善的电能质量监测系统。

原标题：采用Nios的电能质量监测系统解决方案

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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