一种应用于智能电网集中器中的片上系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种片上系统，尤其涉及应用于智能电网数据采集处理系统中的集中器中的片上系统，属于集成电路技术领域。
【背景技术】
[0002]随着智能电网技术的发展，电力系统数据采集系统中集中器的应用，给电力能源的应用管理带来了更多的便利性。电力系统中的集中器是将嵌入式Linux操作系统、GPRS (General Packet Rad1 Service，通用分组无线服务技术)、复合通信及自适应组网技术应用于用电信息的采集、处理与抄表行业，该产品以具有一定处理能力的片上系统或处理器作为核心处理单元、主要以GPRS和以太网作为远程上行数据传输模块、以低压电力载波和485通信模块作为下行通信方式，实现了电能数据的采集、传输、处理、显示和分析，这一产品的应用为电力部门提供一种新的用电信息采集与管理、控制手段。
[0003]集中器产品中的片上系统(System on Chip)，是集中器中的控制系统。其功能的优劣直接影响到集中器对电力信息数据采集和处理的能力和安全性，也影响到集中器产品的成本。目前应用到集中器产品中的控制系统，大多基于国外ARM(Advanced RISCMachine, 一种32位精简指令集处理器架构)处理器技术架构，也有一些产品则采用单片机作为集中器的系统控制部件。一方面，随着智能电网技术的发展，集中器所担负的功能不断增多，人机界面也要求更加丰富，也要求更加智能化，因此，这些控制系统则受相关技术条件的限制，不得不在控制系统外再另外增加芯片，由此增加了集中器产品的成本。另一方面，由于智能电网系统本身是一个开放性的电力信息网络系统，开放性网络中的集中器处于信息采集、处理与传输的关口，集中器产品中所应用的GPRS、CDMA (CodeDivis1n Multiple Access，码分多址，是在扩频通信技术上发展的一种无线通信技术)、3G(3rd_Generat1n，支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术)、WIFI (Wlreless-Fidelity，一种可将电脑、手持设备等终端以无线方式互相连接的技术)等信息传送机制，在采用国外核心处理硬件，系统代码公开后，也容易构成各种不良信息的攻击的条件，若其遭受攻击则会扰乱局部供电系统，甚至造成一定范围的停电事故，各类计算机病毒正是利用这些控制系统中操作系统的漏洞，对供电系统进行攻击的，这些控制系统缺少相应的防范措施，在电力信息采集和数据传输的安全性方面存在隐患。
【实用新型内容】
[0004]针对现有产品在存在的技术缺陷，本实用新型的目的在于基于国产龙芯处理器技术架构，提供一种智能电网集中器的片上系统。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是:一种应用于智能电网集中器中的片上系统，包括:一处理器子系统、一存储子系统及一外设子系统；所述处理器子系统包括一主控处理器，所述主控处理器为一龙芯处理器；处理器子系统与存储子系统通过一AXI总线连接；所述外设子系统还包括一高速外设部，通过一 AHB总线、一总线桥分别与处理器子系统、存储子系统相连接；还包括一低速外设部，通过一 APB低速总线、总线桥分别与处理器子系统、存储子系统连接。
[0006]所述存储子系统包括:一 DDR2控制器；NAND控制器；外部静态存储器接口(EMI，External Memory Interface)。
[0007]所述DDR2控制器包括一控制器核心及一 PHY，二者通过DFI接口连接；所述NANDFlash控制器中配备一内置的BUFFER ;所述外部静态存储器接口具有8位数据线和20位地址线。
[0008]所述外设子系统具有的接口包括:基本功能接口，用于连接其它电力设备，以实现电力系统中上下级设备的信息的接收、处理及传输；通信接口，用于连接外部网络，以实现电力信息的高速、双向、实时及集成的通信；扩展功能接口，用于连接外部存贮器的连接以及用于本地信息的显示的实现。所述全部接口部分都封装在所述片上系统之内。
[0009]所述外设子系统通过一 USB2.0OTG(On-The-Go)接口，实现设备间的3G/WIFI数据传送；一以太网接口:10/100M自适应以太网MAC (Media Access Control)控制器，支持MII/RMII (Medium Independent Interface，介质独立接口 /Reduced Media IndependentInterface，简化媒体独立接口)两种方式，以实现集中器采集信息通过以太网的传输。
[0010]所述外设子系统包括8个UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter通用异步收发传输器)接口，其中，3个接口支持RS232物理接口，3个接口支持RS485接口，I个接口为全功能串口，I个接口支持RS232物理接口并支持红外功能。
[0011]所述外设子系统还包括2个SPI (Serial Peripheral Interface串行外设接口)接口，支持查询、中断和DMA (Direct Memory Access，直接内存存取)传输模式。
[0012]所述外设子系统还包括通过标准SPI接口传输命令和数据的一 ADC控制器(Analog-to-Digital Converter)。
[0013]所述外设子系统还包括一 7816接口控制器，用以实现片上系统与SIM (Subscriber Identity Module客户识别模块)卡的接口功能。
[0014]所述外设子系统还包括一 GP10(General Purpose Input Output)，用以作为可编程输入输出接口。
[0015]如上所述，通过采取上述的技术方案:本实用新型的片上系统在其设计过程中，已经充分考虑到电力系统集中器产品具体应用环境与要求，并留有相关接口作为集中器产品的功能扩展，因此，没有像采用其他国外处理器，或者单片机那样，还需要在集中器的电路中再增加辅助芯片；另外，由于采用国产龙芯处理器作为核心处理部件，减少了采用国外核心处理硬件的后门隐患，增强了系统的安全性。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的片上系统的结构框图；
[0017]图2为本实用新型的片上系统中外设子系统的结构示意图；
[0018]图3为本实用新型的片上系统中DDR2控制器的结构框图；
[0019]图4为本实用新型的片上系统中NAND Flash控制器的结构示意图；
[0020]图5为本实用新型的片上系统中外部静态存储器接口功能框图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型进行进一步描述。
[0022]本实用新型的片上系统通过采用以32位龙芯处理器作为主控处理器，在内部总线架构采用了主流的AXI (Advanced extensible Interface，一种总线协议)、AHB(Advanced High-performance, 一种总线)、APB(Advanced Peripheral Bus，外围总线)总线，并针对片内设备的特点与应用需求进行了设计结构优化，提高了系统性能与数据吞吐率。
[0023]在实际的应用中，电力系统设备生产厂商在做集中器产品设计时，以往都是应用ARM芯片作为集中器的核心处理器，但ARM芯片并不是为集中器产品专门设计的，因此，在设计人员需要增加串口或其他通信方式时，不得不在ARM芯片外，再增加辅助芯片，以应对通信功能的扩展。这样，也就增加了产品的成本。而本实用新型的片上系统则有效地解决了这些问题。
[0024]如图1所示，本实用新型的片上系统采用0.13um标准CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor，集成电路制造工艺)制造工艺，主频200?300MHZ。