基于双FPGA的刀闸接口控制箱的设计

3 程序下载及配置方案
    本系统两块FPGA全部使用ISP方案，利用FPGA的JTAG接口，把编程数据下载到内部的FLASMROM内。XC3S50AN的配置模式控制管脚M2、M1、M0决定FPGA引导配置数据的方法，计有8种。系统上电时，给PROG_B一个低电平，触发一次数据配置，在INIT_B低电平期间读取M2：M1：M0状态决定数据引导方式。本系统选用INTERNAL MASTER SPI MODE[0：1：1]。其中方便调试的JTAG MODE[1：0：1]可以支持JTAG口直接配置FPAG数据用于带电调试，当断电后数据丢失。XC3S50AN参与配置的管脚及功能如表1所示。

    本设计为保证可靠性选用了2块FPGA同时工作，它们之间通过模拟串行口交换信息可以实现相互逻辑上闭锁。在电路出口处把2块FPGA驱动的继电器触点串联后作为最终的出口控制，又在硬体电路上实现逻辑闭锁。如此可以保证装置的可靠动作，不会再有误动作发生。

4 整体测试
    该方案设计的刀闸接口控制箱单元，已经制成产品调试成功，并完成型式试验。在数字化变电站试运行，运行中没有发现问题。测试环节进行了以下测试。
4．1 单板硬件测试
    主要测试电源系统工作电压值及上电时序如图8所示，通道1至3分别为1．2、5、3．3 V电压建立波形，对于FPGA要求内核电源1．2 V建立完成后才能允许IO模块电源3．3 V建立。图9中通道4为3．3 V电源。通道1为FPGA程序引导完成信号DONE，DONE完成后FPGA内部逻辑可以正常工作。通道3为上电复位信号，该信号复位期间所有逻辑信号处在复位状态，完成复位后系统就可以正常工作了。

        

4．2 FPGA功能测试
    一般通过仿真和黑盒测试两种方法，每一个功能模块可以通过设定边界条件测试功能完整性，整体逻辑功能一般通过测试输入信号和输出信号的逻辑关系，然后测试整套装置的功能完整性。
4．3 整装置功能和性能测试
    整套装置按照设计技术指标测试功能和性能，主要测试了开关量动作值、动作时间、分辨率，光口通讯测试以及整装置环境适应性和EMC电磁兼容测试。均达到了设计要求，已经通过试验，满足现场运行条件。

5 结束语
    由于方案应用了软体逻辑和出口驱动电路双重闭锁，使装置的运行可靠性有了很大提高，误动的可能性降到极小。测试和现场运行证明该方案是可靠的。该方案可推广到其他对动作可靠性要求高的场合。但是该方案为提高动作可靠性而增加了相对冗余的软件逻辑和硬件资源，必将提高系统制造成本。

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