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2.2 信号处理
低压保护测控装置主要采集的有三相交流电流，三相交流电压、漏电流和温度的8路模拟信号。通过电阻分压、电流传感器等方式进行信号取样，经MCU内部的基准抬高后进运放放大、滤波后直接连接MCU内部的4个8通道的16位ADC引脚，借助MCU内部PDB模块来启动ADC的交流采样转换并提供MCU采集ADC转换结果的中断服务，这种不用MCU程序控制的数据采集方式提高了MCU的运行效率。用于监测断路器、接触器的开关信号的9路开关量干接点开关输入信号经过光耦隔离后接入MCU的GPIO引脚,MCU通过中断定时查询的方式获取现场开关信息。MCU通过高速信号采集和智能化分析和逻辑处理后通过片内的GPIO输出5路继电器来进行保护和控制输出操作，信号处理电路见图4。
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2.3 通讯电路
低压保护测控装置采用总线型的分布式网络通讯结构，目前主流的是RS485-ModBus总线、RS485-ProfiBus总线、CAN-DeviceNet总线，其中最常用的是RS485的ModBus总线。通过MCF51EM256片内的SCI单元，采用高速光耦6N137隔离和TI的抗ESD的SN75LBC184的485芯片硬件设计，软件编写MODBUS-RTU协议模块，支持01、02、03、04、06、10等命令操作。同时利用片内另外2个SCI部分，可外扩展标准的ProfiBus-DP、CAN-DeviceNet、Ethernet模块可完成其他总线网络的通讯。RS485-ModBus通讯电路见图5.
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2.4 MCU外围及人机交互
通过MCU片内LCD模块可支持8×36点的段码LCD显示，可方便用户简单交互调试；通过I2C/SCI接口同外接显示模块连接，完成人机交互操作。MCF51EM256的外围电路图见图6。
3 软件设计
利用FREESCALE的CODEWARRIOR开发环境及免费开源的MQX（Message Queue eXecutive:消息队列执行）操作系统，结合低压保护测控装保护算法，合理的进行任务划分和任务模块编写，按保护测控装置的交流采样及数据预处理、保护判断、驱动输出、人机交互及通讯进行任务划分，并进行相关任务模块的程序编写，实现软件中良好的移植维护性和高可靠性要求。
3.1 MQX操作系统移植
为了适应不同体系结构的处理器和开发板，MQX必须把一部分与具体硬件设备相关的代码作为抽象的接口保留出来，硬件驱动由硬件设计方具体实现，这就是MQX移植，在MQX的BSP、PSP的文件夹中进行修改和剪裁，MQX3.6及以后的版本均支持MCF51EM256的BSP、PSP的驱动代码，开发者只做少量移植工作就能适应不同项目的需求，同时通过对user_config.h进行配置，可选择打开/关闭外设来进行剪裁。
