作者：于海，虞躍，姚啟桂，尹海慶

電力專用通信網(wǎng)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展逐步形成的，如今它已經(jīng)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。電力通信業(yè)務已廣泛應用各種通信技術，隨著電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的發(fā)展和企業(yè)信息化進一步發(fā)展，對電力通信提出了高帶寬、高可靠性、容災、廣覆蓋等新的需求。在這些通信設備中，嵌入式系統(tǒng)得到了越來越多的應用，尤其是一些新技術的應用帶來了人們對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的新思路和新需求。在屏蔽不同的硬件平臺甚至不同操作系統(tǒng)基礎之上，中間件、虛擬機等概念的引用形成了符合通信設備上應用軟件不同需求的支撐平臺，為上層的嵌入式應用軟件的開發(fā)提供了統(tǒng)一接口，也為嵌入式系統(tǒng)提供了一種新的開發(fā)模式和實現(xiàn)思想。

由于通信設備變得越來越復雜，導致嵌入式系統(tǒng)的復雜程度也越來越高，而當前的通信設備開發(fā)很多還是小作坊式的，重復開發(fā)嚴重，導致大量的資源浪費，同時也使得開發(fā)速度和產品質量難以滿足市場發(fā)展的需求。如何通過平臺技術簡化軟件的設計，通過模塊重用的思想減少開發(fā)的工作量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，成為了一項十分緊迫的任務。經(jīng)過多年的努力，中國電力科學研究院已經(jīng)在嵌入式電力通信設備開發(fā)方面取得了一定的成果和經(jīng)驗，例如應用于智能變電站的工業(yè)以太網(wǎng)交換機、配用電通信中的無源光網(wǎng)絡設備、輔助輸電線路監(jiān)測的CMA監(jiān)測代理裝置。在這種情況下，為使嵌入式電力通信設備開發(fā)朝著通用化、標準化、系列化、模塊化、平臺化的方向發(fā)展，為系統(tǒng)內外的互連、互通、互操作提供穩(wěn)定可靠的保障，研究和構建嵌入式電力通信設備的基礎平臺是很有意義的。

1 研究內容

1．1 開發(fā)階段的規(guī)范

基礎平臺的研發(fā)是為系列化的嵌入式設備開發(fā)而服務的，脫離設備開發(fā)的基礎平臺是缺乏應用價值的。這也就造成了基礎平臺研發(fā)與實際的設備開發(fā)密切相關、不可分割的狀況。因此明確和規(guī)范基礎平臺在嵌入式設備開發(fā)的各個開發(fā)階段的功能，對于構建基礎平臺是具有重要意義的。

根據(jù)設備開發(fā)經(jīng)驗的總結，歸納了五個開發(fā)階段，基礎平臺按照這五個階段進行更多的細化，明確職能分工，規(guī)范開發(fā)流程，定義各環(huán)節(jié)的邊界和職能，形成開發(fā)流程的整體指導書，也便于更好地管理項目。這五個階段是：前期的方案設計和驗證；調試硬件，驗證各功能板的基本功能；構建系統(tǒng)平臺，在各功能板上建立相適應的系統(tǒng)，形成開發(fā)的基礎；構建開發(fā)平臺，在各功能板上以中間件為基礎實現(xiàn)應用軟件開發(fā)基礎；輔助應用調試，為應用開發(fā)人員提供開發(fā)環(huán)境，解決平臺相關問題。

1．2 處理器的規(guī)劃和升級

在嵌入式通信設備領域，需要根據(jù)各設備的性能需求、功能需求、環(huán)境需求等應用特點，構建相適應的基于處理器的最小系統(tǒng)，這就是嵌入式設備的處理器平臺。

結合應用的需求分析對處理器平臺進行整體的規(guī)劃，分別制成相應的核心模塊用于不同規(guī)模的應用場合，后續(xù)的開發(fā)和升級可對各檔處理器平臺中進行有針對性地開發(fā)。這樣的開發(fā)思路有利于設備開發(fā)的模塊化、標準化、系列化。

1．3 技術總線的構建

針對通信設備的特點，結合已有的設備開發(fā)的基礎，總結了以下三條技術總線進行規(guī)范化開發(fā)，即千兆以太網(wǎng)交換總線、百兆以太網(wǎng)交換總線和面向控制的低速串行總線。這三條總線有其不同特點和特性，在通信設備中起著類似中樞神經(jīng)的作用，保證了內部數(shù)據(jù)流和控制指令的順利通暢?；谄脚_組合的思想，分別對三種總線進行了相應的硬件接口定義、驅動封裝和面向應用的API規(guī)范，極大地提高了設備中的硬件模塊和程序接口的復用度。

1．4 操作支撐層

如圖1所示，基礎平臺在操作系統(tǒng)層的接口之上實現(xiàn)了OSL（Operating Support Layer）層用以支撐各種通信應用。它針對通信行業(yè)設備軟件的一些特定需求，在平臺中實現(xiàn)了可定制的組件和中間件模塊，包括系統(tǒng)支撐模塊、業(yè)務支撐模塊、內存數(shù)據(jù)庫、通用算法模塊、協(xié)議實現(xiàn)模塊。這樣使得上層應用設計人員只需關心具體業(yè)務的實現(xiàn)，而不用深入了解底層的操作系統(tǒng)的細節(jié)。

圖1 嵌入式電力通信設備基礎平臺的層次圖

1．5 通信應用開發(fā)環(huán)境

基礎平臺實現(xiàn)了在Windows的操作系統(tǒng)下，參考Wind River開發(fā)環(huán)境基于Eclipse開發(fā)套件將功能組件和中間件的可視化配置、通信中有限狀態(tài)機框架代碼的自動生成、通信應用的測試仿真以及在線幫助功能等集成為通信應用統(tǒng)一集成的一套開發(fā)環(huán)境，作為基礎平臺的輔助工具集，形成通信應用的集成開發(fā)測試環(huán)境，以提高基礎平臺的開發(fā)規(guī)范性和測試效率。

2 技術難點

2．1 基礎平臺的內涵外延

基礎平臺的概念相當寬泛，其內涵和外延中具有太多的屬性，一般難以明確定義。在本項目中將其縮小為面向嵌入式通信設備開發(fā)的基礎平臺，換言之就是基于信通所已有的開發(fā)積累和以后的開發(fā)計劃而定義的嵌入式通信設備基礎平臺，基于這一點明確內涵、外延，才能切實地發(fā)揮該基礎平臺在實際設備開發(fā)中的承前啟后、軟硬件協(xié)同的作用。因此定義此基礎平臺的內涵外延要進行因地制宜的思考和歸納，才能使該項目發(fā)揮出應有的作用。

2．2 技術積累和沉淀

技術積累和沉淀是進行基礎平臺研發(fā)的一個重要目標，通過基礎平臺的研發(fā)構建一個面向嵌入式通信設備的開發(fā)體系架構，充分發(fā)揮其可重用、可移植的特性，朝著通用化、標準化、系列化、模塊化、平臺化方向努力，對于提升信通所的設備開發(fā)能力大有裨益。要明確該目標，在基礎平臺研發(fā)中貫徹該目標，才能真正發(fā)揮基礎平臺的作用和意義。至于如何進行技術積累和沉淀，在形式和內容上，都需要進行一定的思考和總結，形成一套行之有效的方法。

2．3 平臺升級的技術風險

基礎平臺在歸納既有知識的同時，還需要根據(jù)設備開發(fā)的實際需要，進行同步的平臺升級，這其中就會涉及硬件系統(tǒng)升級、操作系統(tǒng)升級、中間件升級等諸多方面。因此構建一個滿足應用環(huán)境需求的穩(wěn)定平臺是一個較為復雜的事情，需要進行全面的需求分析，詳細的設計規(guī)劃，務實的開發(fā)執(zhí)行，這其中存在著較大的開發(fā)風險。

3 結語

綜上所述，基礎平臺存在著可管理、可重構、可復用、可移植等優(yōu)點，從而為開發(fā)設備帶來了諸多優(yōu)點：節(jié)約人力成本、加快開發(fā)速度、提高產品的穩(wěn)定性和可靠性等。利用此基礎平臺能夠很好地適應電力場合對通信設備不斷變化的要求。因此，因地制宜地研究和構建面向應用場合的設備基礎平臺是大有裨益的。

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