基于ATT7022的电量采集模块软件设计(3)
1.3 电能检测装置
在上世纪90年代，国外电力专家提出利用电力电子控制器可以提高配电网供电的可靠性和电能质量。随着计算机技术的快速发展，诸如时域仿真、频域分析以及建立在不同变换基础上的各种数字技术，已在分析电压/电流扰动波形、元件参数对这些扰动的影响、系统中的谐波以及开发用以解决电能质量问题的新型电力电子控制器等方面，得到了广泛应用。
电能质量检测装置的硬件电路主要包括输入变换电路、模拟预处理电路、数据采集与变换电路、微处理机电路、人机接口电路等几部分组成。整个检测装置的核心是处理机，它的优劣对装置的性能有决定性的影响。
电能质量检测系统的主要特点是采样速率快、计算量多、计算方法比较复杂，微机的运算工作量很大。常规的单片机系统处理能力较差，难以胜任如此繁重的计算任务，于是采用一个控制接口能力较强的主CPU和一个运算处理能力较强的专用数字信号处理器DSP构成主从式的微机系统，由主CPU负责系统的管理和控制人机接口等任务，而由DSP专门负责数据采集管理和分析计算[3]。
1.3.1 DSP芯片简介
世界上第一个DSP芯片（数字信号处理芯片）在1978年诞生，在短短十几年间，DSP芯片有了突飞猛进的发展，被越来越广泛地应用于信号处理、通信、雷达等诸多领域。
DSP是从微处理器基础上发展起来的一种高速专用的微处理器，有强大的运算功能和高速的数据传输能力，能方便地处理以运算为主的不允许时延的实时信号，有独具一格的逆寻址方式，能高效地进行快速傅立叶变换运算，它采用内存映射方式管理I/O，能灵活方便地扩充外围电路[4]。
数字信号处理芯片DSP采用了先进的哈佛结构，即将程序指令与数据的存储空间分开，各有自己的地址与数据总线，这样就可以同时处理指令和数据，从而大大提高了处理速度，因为指令周期多为纳秒级且绝大部分为单周期指令，所以实时采样和处理成为可能。
为了适应数字信号处理的需要，DSP设置了硬件乘法/累加器，能在单个周期内完成乘法/累加运算，如TMS320F206用一个16*16的硬件乘法器来进行有符号或无符号的乘法运算，积为32位，乘法/累加指令仅需一个机器周期（50ns）；而51及96等普通单片机中，乘法需用软件实现，执行时间为微秒级。
为了满足FFT、卷积等数字信号处理的特殊要求，DSP大多还在指令系统中设置了循环寻址、“倒序”指令及其它特殊指令，使得在做这些运算时寻址、排序及计算速度大大提高[5]。
1.4 章节安排
本文按照设计要求，简略介绍了主控芯片和电量采集芯片的情况，详细介绍了数字滤波算法的步骤以及硬件接口程序的设计。
论文章节安排如下：
第一章 主要介绍了课题背景，电能质量装置的出现背景和研究历史。
第二章 主要介绍了系统的开发环境，包括硬件工具及软件平台。
第三章 主要介绍了电量采集装置的硬件结构，包括LPC1788最小系统和采集电路。
第四章 主要介绍了装置的软件设计，包括主程序和底层驱动
第五章 主要介绍了数据的采集和处理。