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1、10申请公布号CN104125042A43申请公布日20141029CN104125042A21申请号201410357404622申请日20140725H04L1/00200601H04L29/0620060171申请人国家电网公司地址100031北京市西城区西长安街86号申请人国网智能电网研究院国网河南省电力公司72发明人张亚朋袁玉湘于坤山姜学平74专利代理机构北京安博达知识产权代理有限公司11271代理人徐国文54发明名称一种硬件解码系统及其实现方法57摘要本发明提供一种硬件解码系统及其实现方法，所述系统包括处理器、数据存储器、采样值解码器和以太网控制器；所述以太网控制器、采样值解码器、。
2、数据存储器和处理器依次连接。所述方法包括1以太网控制器接收网络物理层PHY发送的采样值帧数据并进行处理；2采样值解码器按ASN1原理对采样值92帧数据进行解码，解码后的数据发送给数据存储器；3数据存储器将采样值数据集信息按照存储结构体的要求存储；4处理器根据需求调用采样值解码数据，进行后续数据处理。本发明可以改善软件解码效率低下的问题，提升解码速率；降低因处理器资源紧张而造成的误码率；提升智能装置在长期应用中的可靠性。51INTCL权利要求书1页说明书6页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图2页10申请公布号CN104125042ACN10412。
3、5042A1/1页21一种硬件解码系统，其特征在于，所述系统包括处理器、数据存储器、采样值解码器和以太网控制器；所述以太网控制器、采样值解码器、数据存储器和处理器依次连接。2如权利要求1所述的一种硬件解码系统，其特征在于，所述以太网控制器、采样值解码器和数据存储器间单向依次连接；所述数据存储器与处理器之间双向互连。3如权利要求1所述的一种硬件解码系统，其特征在于，所述采样值解码器包括控制状态机模块、字符串比较模块、计数器模块、输入缓冲模块和输出缓冲模块；所述控制状态机模块分别与计数器模块和字符串比较模块之间双向互连；所述输入缓冲寄存器子模块、控制状态机模块和输出缓冲寄存器子模块单向依次相连。4。
4、一种硬件解码实现方法，其特征在于，所述方法包括1以太网控制器接收网络物理层PHY发送的采样值帧数据并进行处理；2采样值解码器按ASN1原理对采样值92帧数据进行解码，解码后的数据发送给数据存储器；3数据存储器将采样值数据集信息按照存储结构体的要求存储；4处理器根据需求调用采样值解码数据，进行后续数据处理。5如权利要求4所述的一种硬件解码实现方法，其特征在于，所述步骤1包括以太网控制器对数据的解封与数据转换，具体是将帧数据的前导码和定界符以及CRC校验码丢弃，并将PHY发送的4BIT半位元数据转换成8BIT字节数据，处理后的帧数据发送给采样值解码器。6如权利要求4所述的一种硬件解码实现方法，其特。
5、征在于，所述步骤2包括21采样值解码器读取输入缓冲寄存器中的92帧数据，帧数据的前6字节为目的地址，对比CPU下发的参数将不符合条件的帧数据滤掉；22帧数据的第6到12字节为源地址，根据下发的参数将不是本设备订阅的帧数据滤掉；23帧数据第13到16字节为优先级标记，其包括TPID和TCI各2个字节；24帧数据第17到18字节为以太网类型，判断是否为88BA，此为采样值类型；25帧数据第19到26字节为以太网类PDU，其包括2字节APPID，2字节长度，4字节保留信息；26确定APDU序列TAG60的位置，根据ASN1原理，后面表式长度的字节的个数，进行跳转，可以找到ASDU序列TAG30的位置。
6、，在ASDU中同样根据ASN1原理，找到数据集相应的TAG及数据，发送给数据存储器。7如权利要求4所述的一种硬件解码实现方法，其特征在于，所述步骤3包括处理器按照CID文件描述在数据存储器中创建存储结构体，解码后的IEC6185092数据集信息按照存储结构体的形式存储到数据存储器。8如权利要求4所述的一种硬件解码实现方法，其特征在于，所述步骤4包括处理器按保护测控装置需求，对存储的采样值数据进行调用和后续处理。权利要求书CN104125042A1/6页3一种硬件解码系统及其实现方法技术领域0001本发明涉及一种信息通信系统，具体涉及一种硬件解码系统及其实现方法。背景技术0002随着智能电网技术。
7、的发展，IEC61850标准在在智能变电站及配电网等领域的广泛应用。采样值SAMPLEDVALUE，SV作为IEC61850标准中的三种通信方式之一，适用于从过程层合并单元向间隔层测控保护等装置传输当前电流、电压等实时数据，标准中的IEC6185091和IEC6185092两部分规范了此种通信方式。为了满足智能电网对信息的网络化、数字化的需求，以及高速、高带宽网络交换机技术的发展，依靠单向多路点对点串行通信链路的采样值传输方式IEC6185091逐步被快速、交换式以太网技术的采样值传输方式IEC6185092所取代，目前新一代的保护测量等智能装置的采样值传输大多采用IEC6185092标准。0。
8、003当前智能变电站间隔层保护测控设备均采用软件方式实现IEC6185092采样值解码，具体过程是接收采样值报文前获取发布方的CID文件建立接收结构体和存储结构体。采用专用工具编译采样值传输内容的ASN1描述文件，得到一系列的C语言H文件和C文件，这些文件中包含了所需传输内容的数据结构、类型、BER解码模块等，从采样值报文的帧头开始利用ASN1标记和长度逐项解码，将解码得到的以太网类型及各ASDU的描述信息保存到接收结构体，将采样值数据集各项数据值根据采样值存储结构体信息保存到相应内存中，供CPU调用。0004随着智能设备的大量应用，智能电网组网要求越来越大的数据吞吐率和高响应速度，采样值传输。
9、当前的电流、电压、功率等信息，实时性要求非常高，采用上述软件的解码方式难以保证，且软件解码易产生误码，大量消耗保护测控设备的业务处理器资源，软件解码成为信息处理提速的瓶颈。发明内容0005针对现有技术的不足，本发明提供一种硬件解码系统及其实现方法，具体讲为一种基于IEC6185092的硬件解码系统和实现方法。该系统和方法实现IEC61850标准中采样值的接收、解码、存储，提高采样值的处理速度，主要包括的模块处理器、数据存储器、采样值解码器和以太网控制器。其中，1处理器用于采样值数据的后续算法处理，读CID配置文件，生成存储结构体，以及发送控制命令。2数据存储器用来存储采样值数据集信息，硬件解码。
10、后的存储方式要与软件方式的存储结构体相对应，即数据集信息对应到通过CID文件创建的存储结构体中，以供CPU实时调用。3采样值解码器采样值解码器是本系统的核心，本模块对IEC6185092采样值帧格式进行解码，适用于包含一个ASDU的情况，解码采用ASN1原理，通过确定标志位，提取采样值ASDU数据集信息，保存到数据存储器。采样值解码器主要包括以下子模块控制状态机模块、字符串比较模块、计数器模块、输入缓冲模块、输出缓冲模块。控制状态机模块实现各功能子模块的控制功能，根据计数说明书CN104125042A2/6页4器模块和字符串比较模块提供的当前信息进行状态跳转。计数器模块对接收到的字节数据进行计。
11、数。字符串比较模块对接收的数据与下发的配置参数进行比较，判断目的地址、源地址、以太网类型是否满足当前配置要求，以及判断采样值数据帧序列中各标记的值。输入缓冲寄存器提供暂存以太网数据帧。输出缓冲寄存器提供暂存解码后的有效数据信息。4以太网控制器以太网控制器用于接收网络上的数据时，对数据帧的解封与数据转换。具体是将帧数据的前导码7字节和定界符1字节以及CRC校验码丢弃；接收以太网物理层数据并将4BIT半位元数据转换成8BIT字节数据，暂存到采样值解码器。本发明满足新一代智能电网保护测控装置对SV解码速度和可靠性的需求，提高智能装置对采样值实时数据的处理能力。0006本发明的目的是采用下述技术方案实。
12、现的0007一种硬件解码系统，其改进之处在于，所述系统包括处理器、数据存储器、采样值解码器和以太网控制器；0008所述以太网控制器、采样值解码器、数据存储器和处理器依次连接。0009优选的，所述以太网控制器、采样值解码器和数据存储器间单向依次连接；0010所述数据存储器与处理器之间双向互连。0011优选的，所述采样值解码器包括控制状态机模块、字符串比较模块、计数器模块、输入缓冲模块和输出缓冲模块；0012所述控制状态机模块分别与计数器模块和字符串比较模块之间双向互连；0013所述输入缓冲寄存器子模块、控制状态机模块和输出缓冲寄存器子模块单向依次相连。0014本发明基于另一目的提供的一种硬件解码。
13、实现方法，其改进之处在于，所述方法包括00151以太网控制器接收网络物理层PHY发送的采样值帧数据并进行处理；00162采样值解码器按ASN1原理对采样值92帧数据进行解码，解码后的数据发送给数据存储器；00173数据存储器将采样值数据集信息按照存储结构体的要求存储；00184处理器根据需求调用采样值解码数据，进行后续数据处理。0019优选的，所述步骤1包括以太网控制器对数据的解封与数据转换，具体是将帧数据的前导码和定界符以及CRC校验码丢弃，并将PHY发送的4BIT半位元数据转换成8BIT字节数据，处理后的帧数据发送给采样值解码器。0020优选的，所述步骤2包括002121采样值解码器读取输。
14、入缓冲寄存器中的92帧数据，帧数据的前6字节为目的地址，对比CPU下发的参数将不符合条件的帧数据滤掉；002222帧数据的第6到12字节为源地址，根据下发的参数将不是本设备订阅的帧数据滤掉；002323帧数据第13到16字节为优先级标记，其包括TPID和TCI各2个字节；002424帧数据第17到18字节为以太网类型，判断是否为88BA，此为采样值类型；002525帧数据第19到26字节为以太网类PDU，其包括2字节APPID，2字节长度，4字节保留信息；说明书CN104125042A3/6页5002626确定APDU序列TAG60的位置，根据ASN1原理，后面表式长度的字节的个数，进行跳转，。
15、可以找到ASDU序列TAG30的位置，在ASDU中同样根据ASN1原理，找到数据集相应的TAG及数据，发送给数据存储器。0027优选的，所述步骤3包括处理器按照CID文件描述在数据存储器中创建存储结构体，解码后的IEC6185092数据集信息按照存储结构体的形式存储到数据存储器。0028优选的，所述步骤4包括处理器按保护测控装置需求，对存储的采样值数据进行调用和后续处理。0029与现有技术比，本发明的有益效果为00301、本发明采用硬件解码系统对IEC6185092采样值进行解码，可以改善软件解码效率低下的问题，提升解码速率；00312、本发明采用硬件解码可以减轻处理器的负荷，降低因处理器资源。
16、紧张而造成的误码率；00323、本发明采用硬件解码可以降低系统功耗，提升智能装置在长期应用中的可靠性。附图说明0033图1为本发明提供的一种硬件解码系统框图。0034图2为本发明提供的IEC6185092采样值解码器结构示意图。0035图3为本发明提供的基于IEC6185092硬件解码实现方法示意图。0036图4为本发明提供的IEC6185092采样值解码流程图。具体实施方式0037下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。0038本发明在深入分析采样值软件解码存在诸如解码速度慢、误码率高、处理器资源消耗大等弊端的基础上，提供一种硬件解码系统及其实现方法，具体为提出了一种基于IEC。
17、6185092标准的采样值解码硬件解码系统和实现方法。该系统和方法可应用于智能变电站及配电网保护测控智能设备。0039本发明中IEC6185092硬件解码系统和实现方法的具体实施方式如下0040本发明IEC6185092硬件解码系统构成主要包括处理器、数据存储器、采样值解码器、以太网控制器四大关键模块。其中以以太网控制器为始，以太网控制器与采样值解码器、采样值解码器与数据存储器间单向依次相连。数据存储器与处理器之间双向互连。0041依据附图1对各模块的连接方式和功能描述如下00421处理器0043处理器与数据存储器两者之间双向互联。处理器在IEC6185092硬件解码系统中主要完成数据存储空间。
18、配置、内存调度及数据后续处理等功能。0044处理器通过读取智能装置的CID配置文件，生成存储结构体，在数据存储器中按存储结构体架构配置存储空间，用于接收解码后的IEC6185092采样值数据集信息；其次处理器将根据保护测控智能装置的功能需求，对上述存储的采样值数据进行后续调用和处理。说明书CN104125042A4/6页600452数据存储器0046数据存储器除了与处理器之间双向互连，还与解码模块之间单向相连，连接方向由解码模块到数据存储器模块。0047数据存储器主要用来存储解码后的采样值数据集信息。采样值数据集信息按照存储结构体的架构保存到数据存储器，供处理器实时调用。00483采样值解码器。
19、0049采样值解码器与数据存储器及以太网控制器间分别单向相连，连接方向为由以太网控制器到采样值解码器再到数据存储器。0050采样值解码器作为本系统的核心，对IEC6185092采样值帧格式进行解码，适用于包含一个ASDU的情况，对包含多个ASDU的采样值帧数据，可以通过升级本采样值解码器做到自适应。解码采用ASN1原理，通过确定标志位，提取采样值ASDU数据集信息，保存到存储区。0051本发明具体描述了采样值解码器的结构和组成，主要包括控制状态机模块、字符串比较模块、计数器模块、输入缓冲模块、输出缓冲模块。0052依据附图2对各子模块的连接方式和功能加以描述。00531控制状态机模块0054控。
20、制状态机模块分别与计数器模块和字符串比较模块之间双向互连；与输入缓冲寄存器模块和输出缓冲寄存器模块之间单向相连，数据流方向为输入缓冲寄存器模块到控制状态机模块再到输出缓冲寄存器模块。0055本模块的主要功能是实现各功能子模块的控制，根据计数器模块和字符串比较模块提供的当前信息进行状态跳转。00562计数器模块0057计数器模块与控制状态机模块之间双向互连，对接收到的字节数进行计数，计数结果发送给状态机。00583字符串比较模块0059字符串比较模块与状态机模块之间双向互连，对接收的帧字节数据与下发的配置参数进行比较，判断目的地址、源地址、以太网类型是否满足当前配置要求，以及判断帧序列中各TAG。
21、的值。00604输入缓冲寄存器0061输入缓冲寄存器模块与控制状态机模块之间单向相连，数据流方向为输入缓冲寄存器到控制状态机模块。0062本模块用于暂存以太网控制器发送的以太网帧数据，其输入端作为采样值解码器的输入，与以太网控制器相连。00635输出缓冲寄存器0064输出缓冲寄存器模块与状态机控制模块之间单向相连，数据流方向为状态机控制模块到输出缓冲寄存器模块。0065本模块用于暂存解码后的有效数据信息，其输出端作为采样值解码器的输出，与数据存储器相连。00664以太网控制器说明书CN104125042A5/6页70067以太网控制器与采样值解码器之间单向相连，数据流方向为以太网控制器到采样值。
22、解码器。0068以太网控制器用于接收网络上的采样值数据包，对每帧数据进行解封与位数转换。具体是将帧数据的前导码7字节和定界符1字节以及CRC校验码丢弃；接收以太网物理层PHY数据并将MII的4BIT半位元数据转换成8BIT字节数据，暂存到采样值解码器帧数据缓冲区。0069以太网控制器输入端与PHY相连，通过PHY接入间隔层网络，接收网络上传输的IEC6185092数据包。0070如附图3所示，本发明同时提供一种基于IEC6185092的采样值硬件解码实现方法具体如下0071所述采样值硬件解码方法的具体实现步骤如下0072步骤1以太网控制器接收以太网物理层PHY发送的采样值帧数据并进行处理。00。
23、73具体是对数据的解封与数据转换，将帧数据的前导码7字节和定界符1字节以及CRC校验码丢弃，并将PHY发送的4BIT半位元数据转换成8BIT字节数据，处理后的帧数据发送给采样值解码器。0074步骤2采样值解码器按照ASN1原理，对采样值92帧数据进行解码，解码后的数据发送给数据存储器。0075具体流程如附图4所示00761读取输入缓冲寄存器中的92帧数据，帧数据的前6字节为目的地址，通过CPU下发的参数将不符合条件的数据滤掉，例如进行网络压力测试的广播帧。00772帧数据的第6到12字节为源地址，同样根据下发的参数将不是本设备订阅的帧数据滤掉。00783帧数据第13到16字节为优先级标记，如表。
24、3中所示。包括TPID和TCI各2个字节。00794帧数据第17到18字节为以太网类型，判断是否为88BA，此为采样值类型。00805帧数据第19到26字节为以太网类PDU，包括2字节APPID，2字节长度，4字节保留信息。00816至此，可以确定APDU序列TAG60的位置，根据ASN1原理，后面表式长度的字节的个数，进行跳转，可以找到ASDU序列TAG30的位置，在ASDU中同样根据ASN1原理，找到数据集相应的TAG及数据，发送给数据存储器。0082步骤3数据存储器将采样值数据集信息按照存储结构体的要求存储到相应的内存序列中。0083具体方法是硬件解码后的存储方式要与软件方式的存储结构体。
25、相对应，处理器通过CID文件在数据存储器中创建存储结构体类型的内存空间，解码后的IEC6185092数据集信息保存到相应的内存空间里。0084步骤4处理器根据需求调用采样值解码数据，进行后续数据处理。0085具体方法是处理器将根据保护测控智能装置的功能需求，对上述存储的采样值数据进行后续调用和处理。0086最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所说明书CN104125042A6/6页8属领域的普通技术人员应当理解，尽管参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改均在申请待批的本发明的权利要求范围之内。说明书CN104125042A1/2页9图1图2图3说明书附图CN104125042A2/2页10图4说明书附图CN104125042A10。