2.2 信號處理
低壓保護測控裝置主要采集的有三相交流電流，三相交流電壓、漏電流和溫度的8路模擬信號。通過電阻分壓、電流傳感器等方式進行信號取樣，經(jīng)MCU內(nèi)部的基準抬高后進運放放大、濾波后直接連接MCU內(nèi)部的4個8通道的16位ADC引腳，借助MCU內(nèi)部PDB模塊來啟動ADC的交流采樣轉(zhuǎn)換并提供MCU采集ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果的中斷服務，這種不用MCU程序控制的數(shù)據(jù)采集方式提高了MCU的運行效率。用于監(jiān)測斷路器、接觸器的開關信號的9路開關量干接點開關輸入信號經(jīng)過光耦隔離后接入MCU的GPIO引腳,MCU通過中斷定時查詢的方式獲取現(xiàn)場開關信息。MCU通過高速信號采集和智能化分析和邏輯處理后通過片內(nèi)的GPIO輸出5路繼電器來進行保護和控制輸出操作，信號處理電路見圖4。
2.3 通訊電路
低壓保護測控裝置采用總線型的分布式網(wǎng)絡通訊結(jié)構(gòu)，目前主流的是RS485-ModBus總線、RS485-ProfiBus總線、CAN-DeviceNet總線，其中最常用的是RS485的ModBus總線。通過MCF51EM256片內(nèi)的SCI單元，采用高速光耦6N137隔離和TI的抗ESD的SN75LBC184的485芯片硬件設計，軟件編寫MODBUS-RTU協(xié)議模塊，支持01、02、03、04、06、10等命令操作。同時利用片內(nèi)另外2個SCI部分，可外擴展標準的ProfiBus-DP、CAN-DeviceNet、Ethernet模塊可完成其他總線網(wǎng)絡的通訊。RS485-ModBus通訊電路見圖5.
2.4 MCU外圍及人機交互
通過MCU片內(nèi)LCD模塊可支持8×36點的段碼LCD顯示，可方便用戶簡單交互調(diào)試；通過I2C/SCI接口同外接顯示模塊連接，完成人機交互操作。MCF51EM256的外圍電路圖見圖6。
3 軟件設計
利用FREESCALE的CODEWARRIOR開發(fā)環(huán)境及免費開源的MQX（Message Queue eXecutive:消息隊列執(zhí)行）操作系統(tǒng)，結(jié)合低壓保護測控裝保護算法，合理的進行任務劃分和任務模塊編寫，按保護測控裝置的交流采樣及數(shù)據(jù)預處理、保護判斷、驅(qū)動輸出、人機交互及通訊進行任務劃分，并進行相關任務模塊的程序編寫，實現(xiàn)軟件中良好的移植維護性和高可靠性要求。
3.1 MQX操作系統(tǒng)移植
為了適應不同體系結(jié)構(gòu)的處理器和開發(fā)板，MQX必須把一部分與具體硬件設備相關的代碼作為抽象的接口保留出來，硬件驅(qū)動由硬件設計方具體實現(xiàn)，這就是MQX移植，在MQX的BSP、PSP的文件夾中進行修改和剪裁，MQX3.6及以后的版本均支持MCF51EM256的BSP、PSP的驅(qū)動代碼，開發(fā)者只做少量移植工作就能適應不同項目的需求，同時通過對user_config.h進行配置，可選擇打開/關閉外設來進行剪裁。
