ARM在通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)設計中的應用研究

黃 璽，崔忠慧，崔英羽，孟 琦，王 瓊，高樂文

（1.中國移動通信集團內蒙古有限公司，內蒙古 呼和浩特 010020；2.中國移動通信集團設計院有限公司 黑龍江分公司，黑龍江 哈爾濱150080）

0 引 言

利用ARM微處理器完成核心設計方案，建構有效的監(jiān)控系統(tǒng)，從而將采集的信息和數據作為基礎電力參數開展相應的工作，并且依據遠程控制中心完成實時性控制管理工序，最大化降低基站電源維護成本。

1 通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控信號內容

對于整個通信基站而言，通信電源監(jiān)控系統(tǒng)具有重要作用，是通信設備運行維護的關鍵。只有保證基站電源監(jiān)控流程的完整性和可靠性，才能保障移動通信的整體質量，避免通信中斷?；颈O(jiān)控系統(tǒng)不僅要集中分析電源系統(tǒng)故障、設備故障以及線路故障等，而且在技術全面升級的背景下還要兼顧電流采樣輸入信號、電壓采樣輸入信號以及系統(tǒng)供電情況等，從而確保通信電源運行的綜合效果，提升電能利用率，順應節(jié)能降耗的發(fā)展趨勢[1]。

1.1 電流采樣輸入信號

整個通信基站輸電線路的電流處理要借助電流互感器完成，以及時獲取相應的信息數據，從而確保具體信息分析的及時性。

1.2 電壓采樣輸入信號

利用遠程監(jiān)控系統(tǒng)集中分析電壓參數輸入信息，保證信號分析的全面和完整[2]。

1.3 系統(tǒng)供電

通信基站常規(guī)化管理工作借助遠程系統(tǒng)分析電源濾波，不僅能有效提升數據檢索和匯總的可靠性，還能匯總通信設備電源電壓取樣檢測電路的具體內容，有效分析相應的工作現狀。

1.4 開關電源

依據監(jiān)控系統(tǒng)的運行方案，建立系統(tǒng)動態(tài)性能監(jiān)管分析，確保效應管和絕緣柵控晶體管的監(jiān)管水平，有效分析電磁兼容性，減少電網側電流諧波造成的不良影響[3]。

2 通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)的設計要點

目前，通信基站的電源系統(tǒng)主要是由直流供電系統(tǒng)和交流供電系統(tǒng)共同組成。其中，交流供電系統(tǒng)主要是市電引入和移動油機供電的方式，然后借助交流配電單元有效為直流供電系統(tǒng)和照明設備等提供對應的交流電源。直流供電系統(tǒng)要借助整流模塊、直流配電單元以及蓄電池組共同完成對應的工作，為通信基站提供-48 V直流電源[4]。通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)應具備監(jiān)控以下5種數據信號的功能。第一，監(jiān)控交流輸入電壓數值和電流數值。第二，監(jiān)控整流模塊母線數值、輸出電壓以及輸出電流數值。第三，監(jiān)控直流配電單元的輸出電壓和輸出電流數值。第四，監(jiān)控蓄電池組電壓數值。第五，監(jiān)控溫度數據。

綜上所述，通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)應將ARM微處理器作為核心，建立電壓采樣分析模塊、電流采樣分析模塊以及環(huán)境溫度采樣模塊，從而有效采集和分析相應的數據，確保遠程監(jiān)控中心能利用對應的傳輸方式完成信息數據的匯總[5]。

3 ARM在通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)的設計中的應用

在明確通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)應用要點的基礎上，要保證各個模塊運行正常，從而發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的實際作用。

3.1 ARM監(jiān)控硬件系統(tǒng)

通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)中，ARM監(jiān)控單元主要由ARM微處理器、電壓采樣模塊、電流采樣模塊、ARM溫度采樣分析模塊以及實時性時鐘和電源組成。在5G技術不斷發(fā)展的基礎上，它將實現5G通信模塊的應用[6]。

3.1.1 ARM微處理器

本文選擇的型號是LPC4088FET180，實際工作頻率為120 MHz，內置閃存和RAM軟件，具有有效處理對應接口信息，連接以太網、USB、LCD、CAN以及UART等，處理8路12位ADC的數據，配合模擬比較器與DAC就能完成相應數據的匯總等功能[7]。正是因為ARM微處理器外設端口較為多樣，能保證相應處理工序有序開展，從而為外圍設備的運行管理提供了保障。例如，歐式顯示屏借助LCD端口能實現液晶顯示屏和微控制器芯片的實時性連接，提升對應信息實時性管理工作的整體水平。

3.1.2 通信模塊

通信模塊設立過程中，要確保能和監(jiān)控中心建立合理且可靠的通信關系。本文選取的是支持GSM/GPRS的無線通信模塊體系，可以達到85.6 kb/s的傳輸速率。在實際應用中，該模塊不僅能實現低能耗語言處理和數據信息的高能傳輸，加之設備外圍接口較多，還支持USB和SIM卡的讀取，因此還能完成模擬音頻接口的控制。通信單元和微控制器UART串行接口處理的方式能夠提升整體數據收集的合理性和讀取的準確性，保證連接效果能滿足實際應用預期，最大化地提升ARM監(jiān)控系統(tǒng)運行的實際水平。

3.1.3 實時時鐘模塊

在整個系統(tǒng)中，芯片內部具備實時時鐘模塊，能有效避免傳統(tǒng)時鐘模塊斷電時數據清零的問題，且支持操作人員檢索和檢修數據，保障了操作工序的有效開展。值得一提的是，實時時鐘模塊還能進行計時處理，待機電流較低，能為電池提供更長的使用壽命，此外通過串行接口與ARM微處理器連接，從根本上確保了收集數據的效果符合實際標準。

3.2 ARM監(jiān)控軟件系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件主要采取的是MC/OS-Ⅱ嵌入式處理方式，能結合多任務操作系統(tǒng)的運行環(huán)境開展相應的指令讀取工作，使具體操作和實際應用處理更加規(guī)范[8]。軟件系統(tǒng)處理工序中，模塊化和結構化設計方式大幅提升了軟件系統(tǒng)運行的時效，能將對應的程序體系分為獨立的功能性任務模塊，確保主程序能借助優(yōu)先級算法調用功能模塊，從而完善監(jiān)控項目，確保能實時性監(jiān)督和管理電源。結合系統(tǒng)任務的實時性要求和具體指令的重要性特點，將程序整體分為差異化優(yōu)先級的任務模塊，確保電流采樣、電壓采樣、溫度環(huán)境采樣、通信數據采樣、ARM處理器自檢、液晶顯示屏數據檢索以及空閑任務等都能按照優(yōu)先級有序開展。

3.2.1 初始化

通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)應用ARM系統(tǒng)后，要借助主程序初始化不同的端口平臺的數據信息和變量關系，確保能依據實際情況完成任務管理工作。首先，建立初始級別的最低空閑任務，保證其時刻處于準備狀態(tài)，從而維持其運行的基礎動力。其次，初始化工作準備就緒后，結合具體任務特點啟動函數算法處理工具，依據優(yōu)先級的實際情況調用不同的功能任務處理單元，確保系統(tǒng)資源得以有效應用，從而維持任務操作的合理性。最后，若是多任務操作，要結合主程序清單保證相應工作落實到位。

3.2.2 模塊任務處理

通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)要依據任務處理函數完成功能操作。其中，入口參數是整個系統(tǒng)的任務代碼，在進入對應任務清單后，要借助對應的方式完成函數分析，確保能結合任務代碼維持直流數值采集、溫度采集、電池判定以及芯片檢查等操作流程。一般而言，任務處理函數在實際應用工作中每隔0.5 s完成對應的任務處理。任務處理函數進行直流采集、溫度采集、時鐘讀取、數據存儲、數據發(fā)送準備以及GPRS接收準備，完成出錯頁面的定時處理，并且能夠利用串口通信處理等模塊減少任務出錯率。

3.2.3 判定采樣模塊數據

通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)依據主程序清單完成相應工序安排和應用管理后，要結合基站現場電源的運行狀態(tài)完成數據處理，利用采樣計算轉換的方式維持整個數據監(jiān)控工作的合理性。數據來源于電壓采樣模塊和電流采樣模塊。處理器本身內置了通道模數轉換器，保證了ADC模塊的采樣效率在400 kb/s以上，從而使得相應的參數數據結構和應用效果都能符合交流配電單元的實際運行需求和整流模塊、直流配電模塊等的信號采樣需求。相應任務的具體流程包括，數據準備，初始化AD采樣通道，結合實際應用需求切換采樣信號通道，保證相應工序運行的合理性，啟動AD轉換模塊，在AD轉換工作結束后，讀取和分析采樣結果，匯總關聯數據，保證8路信號均采樣完畢，最后利用相應的計算方式計算信號平方和，完成采樣任務。

4 結 論

基于ARM建立的通信基站電源監(jiān)控系統(tǒng)，不僅能在優(yōu)化硬件資源利用率的基礎上為控制系統(tǒng)建立完整且具有實時性的監(jiān)督管理平臺提供保障，還結合了智能化技術要點，維持實時性操作管理，優(yōu)化多任務處理效果，為遠程監(jiān)督監(jiān)控提供了較為合理的手段，真正實現了數據信息共享，完善了處理運行工作的整體質量，一定程度上推動了移動通信的全面進步。