王 霞 國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司哈爾濱供電公司 黑龍江哈爾濱 150000

數(shù)字信號處理器在電測儀表中的運用

王 霞 國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司哈爾濱供電公司 黑龍江哈爾濱 150000

數(shù)字信號處理器簡稱DSP，隨著科技的不斷進步，DSP技術(shù)在應(yīng)用的過程中越來越完善，而且在電測儀表的運用中發(fā)揮著重要的作用。在對DSP的應(yīng)用優(yōu)勢進行分析后了解到，DSP芯片具有運行速度快、功能強大、編程與開發(fā)簡單的優(yōu)點，其在開發(fā)信號處理系統(tǒng)中具有不可取代的應(yīng)用效果，并且可以適用于多個不同的領(lǐng)域。本文對數(shù)字信號處理器在電測儀表的運用情況進行了介紹，希望對相關(guān)研究人員提供一定可參考經(jīng)驗。

數(shù)字信號處理器；DSP；電測儀表；應(yīng)用

DSP在研究出來后，替代了傳統(tǒng)的信號處理器，其在應(yīng)用的過程中收到了良好的效果，這主要是因為DSP具有良好的性能，而且硬件結(jié)構(gòu)也比較完善，這擴大了DSP的應(yīng)用范圍。本文對DSP在電測儀表中的應(yīng)用情況進行了介紹，針對應(yīng)用中存在的問題，可以對DSP進行更好的完善，從而對DSP的應(yīng)用效果進行很好的控制，使其發(fā)揮出更大的應(yīng)用價值。

1　數(shù)字信號處理器（DSP）簡介

數(shù)字信號處理器是一種先進的設(shè)備，其采用的芯片具有實時處理的特點，其屬于嵌入式系統(tǒng)，可以利用數(shù)字方式對信號進行變換、壓縮以及識別。 DSP同時也屬于專用的高速微處理器，在傳輸信號與數(shù)據(jù)時，具有較快的速度，而且有著較為強大的運算功能。 DSP芯片在數(shù)據(jù)信息處理中有著良好的優(yōu)勢，這促進了數(shù)字信號處理器的應(yīng)用與推廣，應(yīng)用這種設(shè)備可以處理不可延時的實時信號，從而對信息進行快速的運算。 DSP采用的是流水作業(yè)的方式，其可以在一個芯片上完成多項任務(wù)。DSP具有獨立的乘法器以及累加器，而且能用流水線的方式完成多項指令，與常規(guī)微處理器相比，有著更好的應(yīng)用優(yōu)勢，這種先進的處理器采用了特殊的技術(shù)，從而可以實現(xiàn)指令的重疊，還能完成數(shù)據(jù)指針的逆尋。

2　DSP的應(yīng)用情況

在電測儀表中，采用的DSP有著多種類型，不同型號與結(jié)構(gòu)的DSP有著不同的應(yīng)用優(yōu)勢。電測儀表在系統(tǒng)運行中發(fā)揮著監(jiān)測的作用，在某種程度上，電測儀表可以代表工作人員的雙眼，其可以檢測出系統(tǒng)存在的安全隱患以及故障，在設(shè)備生產(chǎn)的過程中，可以真實的反映出運行狀況，還可以對事故進行判斷，在使用的過程中，降低了安全事故出現(xiàn)的概率，還可以為企業(yè)的生產(chǎn)帶來較大的效益。 DSP數(shù)字信號處理器在電測儀表的應(yīng)用中，增強了儀表的功能，而且促進了電測儀表的發(fā)展。

DSP有著兩種不同的結(jié)構(gòu)，一種是浮點DSP，另一種是定點DSP，二者主要是在數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)中存在較大的差異。采用浮點DSP，無法了解數(shù)據(jù)存儲的過程，但是可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。在選擇DPS的類型時，可以從芯片的性能、價格以及耗損方面綜合考慮，在保證效用的同時，還要降低系統(tǒng)運行的成本。定點DSP比較適合應(yīng)用在算法較為簡單的環(huán)境中，而且比較適合頻率較低的場合，浮點DSP則正好相反，二者在運行環(huán)境中有著較大的差異，所以在選擇的過程中，一定要結(jié)合實際的環(huán)境。如果系統(tǒng)中數(shù)據(jù)范圍比較大，則可以優(yōu)先考慮浮點DSP。

在國際市場中，應(yīng)用比較廣泛的是TI公司生產(chǎn)的TMS320系列的DSP，其有著優(yōu)良的特性，所以在市場中占有較大比重的份額。隨著科技的不斷發(fā)展， DSP技術(shù)不斷進步，性能有了較大改善，功能也越來越強大，很多生產(chǎn)單位對DSP的封面外形進行了優(yōu)化?，F(xiàn)在在市場中使用比較多的是表面貼裝式DSP，與雙列直插式DSP相比，其在尋址、并行處理能力、數(shù)據(jù)吞吐等方面有著較大的提升。 TI生產(chǎn)的DSP隨著時代的發(fā)展也在不斷的進步，比如最早系列可處理定點數(shù)為16位，運算的速度為20MIPS，而升級后可以處理32位定點數(shù)，運算速度提升了100倍。為了更好的滿足用戶的要求，該公司還調(diào)整了DSP的價格與性能。我國電測儀器中采用了16位定點DSP，在一些特定的場合，采用了32位浮點數(shù)DSP，由于后者的價位更高，所以只在特殊的場合下使用。

TMS320系列的DSP采用的制造工藝是靜態(tài)CMOS集成技術(shù)，其結(jié)構(gòu)以及存儲功能都比較強大，而且采用了流水線操作方式，在應(yīng)用的過程中，可以達到40MIPS的速度。在我國測量儀表中，應(yīng)用比較廣的是C20X系列的DSP，這種系列有著多種型號， 16位單片機DSP屬于升級后的產(chǎn)品，其內(nèi)置了多種轉(zhuǎn)換器。定時器以及單元、借口，可以滿足不同場合的應(yīng)用要求。另外，這種F206型號的DSP應(yīng)用最為廣泛，其內(nèi)置的RAM以及ROM分別為4.5K、32K，內(nèi)置轉(zhuǎn)換器flash ROM字節(jié)為8k或16k。系統(tǒng)中定時器為3個，接口有SCI、 PCI兩種類型，我國電測儀表的運行環(huán)境比較特殊，只有選擇適合的數(shù)字信號處理器，才能保證電測儀表性能的提升，功能的最大發(fā)揮。

我國選用的DSP設(shè)備可以將數(shù)據(jù)以及程序存儲在不同的空間中，而且可以實現(xiàn)取指與存取同步進行，這種運行方式有利于提高系統(tǒng)運行的速度，還可以加快數(shù)據(jù)處理的效率。發(fā)送信號與接收信號采用了雙緩沖方式，其為人機交互提供了較多的便利，采用的累加器也提高了信號處理的效率，所以在實際應(yīng)用中， DSP發(fā)揮著良好的效果。

3　數(shù)字信號處理器（DSP）在電測儀表中的運用

新一代電測儀表的這些要求必然要使用DSP技術(shù)，以DSP作為電測儀表的數(shù)據(jù)處理的核心技術(shù)，在很大程度促進了電能儀表技術(shù)含量的提高。利用DSP芯片作為儀表的技術(shù)核心已經(jīng)成為當前電測儀表的一種發(fā)展趨勢。

MCU單片機是對外圍的負責同時對DSP工作進行協(xié)調(diào)，作為高速數(shù)據(jù)處理部件的DSP則主要負責運算控制，MCU和DSP的相互結(jié)合形成了一個高效系統(tǒng)。經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換過的三相交流電量可以輸入DSP實施復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理可以對實現(xiàn)電量高效、準確的測量同時可以進行其他大量數(shù)據(jù)的分析和處理。

減少部分中間環(huán)節(jié)可以降低硬件電路對整個系統(tǒng)造成的中間誤差，與單片機進行對比DSP的效率更高可以使儀表可以快速的進行繁雜數(shù)據(jù)的處理河以在儀表上直接顯示出原來需要人工處理的數(shù)據(jù)始用戶帶來了更多的方便。

4　結(jié)語

隨著科技的不斷進步，我國電測儀表技術(shù)在不斷的發(fā)展，應(yīng)用的范圍也在不斷擴大，為了促進電測儀表功能的發(fā)揮，相關(guān)單位引進了數(shù)字信號處理器， DSP技術(shù)在不斷完善的過程中，有效提高了電測儀表的應(yīng)用價值。為了更好的滿足用戶的要求，設(shè)計人員對DSP的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，還對其單片芯片進行了改良，這有利于提高電測儀表的精度，也可以提高生產(chǎn)單位的市場競爭力。在國際市場中， DSP的類型有很多種，為了增大市場的占有率，必須對DSP技術(shù)進行改進。

［1］李紅霞.關(guān)于數(shù)字式儀表準確度表示方法的傳統(tǒng)替代法的建議［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報.2012（06）

［2］李麗，相中華.影響電測儀表測量準確度的原因及防范措施［J］.電測與儀表.2010（S1）

［3］劉巖，李自強.電測儀表所受干擾的分析及預(yù)防方法［J］.黑龍江科技信息.2013（03）