摘要: 基于网络型电能质量监测装置的硬件结构和功能，给出了在RealViewMDK 开发环境下向LPC2478 微处理器移植μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统的过程，阐述了集成电感生产μC/GUI 图形接口的实现步骤。给出了LPC2478 微处理器针对液晶屏AT056TN52 的驱动程序及利用GPIO 中断实现键盘功能的方法。根据所提出的人机交高频电感互界面设计思路以及优先级的合理分配完成了具体程序的编写，最终实现了界面友好、功能强大功率电感器的人机交互功能。
0 引言
非线性、非对称、非平稳电力设备的大量使用，给保证供电质量带来了严峻的挑战。电能质量问题已经越来越引起用户和供电部门的重视。采取技术措施来对电能质量进行改善，首先就要对电能质量进行及时准确的监测。具有图形化接口的人机交互功能作为必不可少的功能之一，在电能质量监测装置的开发中占有重要的地位。文献［3-4］都实现了人机交互功能，但文献［3］只移植了μC /GUI 图形接口，而没有使用μC /OS-Ⅱ，系统对多任务的支持不够;文献［4］中完成了一定的人机交互功能，图形化程度不高，而且它们都是基于S3C44B0X 处理器。LPC2478 作为32 bit ARM7 处理器，集成了非常丰富的功能模块，可以大大减少外部芯片的使用，显着降低开发成本。在LPC2478 上进行人机交互功能的研究有很大的实际意义。本文采用LPC2478 微处理器，以RealView MDK 为开发平台，移植了实时嵌入式操作系统μC /OS-Ⅱ和μC /GUI 图形接口，在此基础上进行了用户程序的编写，最终实现了网络型电能质量监测装置的具有图形化接口的人机交互功能。
1 硬件结构及功能
1. 1 硬件结构
硬件结构图如图1 所示，网络型电能质量监测装置采用了双CPU 及双口RAM 的结构，2 个CPU 分别采用的是DSP( TMS320F2812) 和ARM(LPC2478)。TMS320F2812 的高速保证了装置的实时性，LPC2478 提供的丰富的接口大大增强了装置的可扩展性。双口RAM 采用的是IDT70V9289。其中，DSP 的主要作用是进行电力信号的采集、计算与分析及实现故障报警、事件记录;ARM 则主要负责人机交互功能和通信功能。
网络型电能质量监测装置硬件结构框图
图1 网络型电能质量监测装置扁平型电感硬件结构框图。
装置中人机交互功能在硬件方面主要通过LPC2478 微处理器和6 个按键及LCD 液晶屏(AT056TN52)实现。装置所采用的液晶屏TFT-LCD 为AT056TN52，它有18 根数据线，设计中将其与LPC2478 处理器的数据总线相连; 解析度为640 × 480像素，每个像素可以显示最多26 万种颜色，完全可以满足装置的显示需求。
键盘采用的是6 个按键，LPC2478 的GPIO 中断功能使键盘的实现变得非常简单。该装置中每个按键都与I /O 口直接相连，另一端接地。为每个按键并联上一个电容可以有效防止插件电感器按键抖动。
1. 2 网络型电能质量监测装置的功能
装置的主要功能:① 基本电力参数监测功能;② 电能质量参数监测功能;③ 人机交互功能;④ 报警功能;⑤ 网络通信功能。
针对装置丰富的功能，需要有强大的人机交互功能做为支持。为便于操作，装置的人机交互界面需要以中文窗口界面实现。用于人机交互功能的窗口分为两类:对话框和菜单。对话框的功能是参数的设置与显示，菜单的功能是为用户提供选择界面，接受用户的选择，并根据选择结果运行相应的程序。
设计人机界面时，首先要根据实际需求确定需要几级菜单，然后确定各级菜单中选择项的数量，最后确定每个选择项对应的窗口。装置的菜单结构如图2 所示。菜单中每个汉字为24 × 24点阵，对话框中的小字为21 × 21 点阵。本文设计了三级菜单，在屏幕下方显示一级菜单，选择一级菜单中的对应项后弹出二级菜单，二级菜单下又包含三级菜单。用户可以通过方向键以及确认键来进行选择并加以确认。
装置菜单结构图
图2 装置菜单结构图。
2 人机交互功能的软件开发
要实现装置的有图形接口的人机交互功能，必须进行嵌入式操作系统和图形接口在LPC2478微处理器上的移植。嵌入式操作系统的使用可以大大提高装置的可靠性和实时性，图形接口的移植则可以显着提高图形化系统的开发效率，缩短开发周期。在比较了几种主流的图形接口之后，最终选择μC /OS-Ⅱ嵌入式操作系统和μC /GUI图形接口，因为它们的代码量少，而且功能强大，非常适合移植在资源有限的嵌入式硬件平台上。
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