引言

　　傳統的基于嵌入式平臺的電能監控系統往往具有監控的對象也過于單一、制作成本高，應用范圍窄，實用性能差等缺點，本文針對以上問題進行了詳細分析，研究并設計制作出了基于Xilinx FPGA嵌入式平臺的新型電能監控系統，利用高精度交流電能計量芯片ADE7758及直流AD串行采樣芯片ADS1110進行交直流電能的監測，與此同時，基于XC3S700A(Spartan-3)FPGA，搭建Microblaze軟核處理器，添加必要的外設后，嵌入μC/OS-Ⅱ實時操作系統，實現基于嵌入式平臺的新型電能監控系統，采用μC/OS-II+Microblaze的應用平臺對與本中小嵌入式系統應用來說是十分適合的。

　　系統分析

　　能源監測系統分析

　　圖1中，EMS既是設計的主體部分。能源的分配要求為：多路、多種清潔能源(風電、光電)必須先合并為一路再輸出，同時要實現能夠隨時接入原有供電系統且被優先使用，無論此時市電或油電是否工作，市電和柴油發電的切換必須可以很方便地操作。

　　嵌入式能源監測系統構建

　　跟據實際電能監控需求，電能監控終端系統框圖如上圖2。基于Spartan-3內核的嵌入式處理器XC3S700A，由Microblaze軟核為處理器核心，添加URAT、IIC、SPI等總線接口，使得核心系統功能完善。處理器周圍包含有不同的硬件功能模塊，如負責信息上報的通訊模塊、負責友好人機界面的用戶UI模塊、用戶操作平臺按鍵控制模塊、以及能源測量的接入模塊等，其中能源監控系統需要完成多種能源的監控，包含了傳統能源：市電和油電(屬于交流電，并包含三相電)，以及綠色能源：風電和光電(屬于直流電，電壓范圍為48V～58V)。為了保障能源數據監控的準確性，傳統能源采集模塊采用的是專用3相電能計量芯片ADE7758，電能計量精度優于3%，綠色能源采集模塊采用的是16位串行模/數(A/D)轉換器芯片ADS1110。這兩種芯片分別采用SPI和IIC總線結構，這在XC3S700A上易于實現。測量的數據經過處理器片內運算，經系統進一步處理，完成電能監控。