原标题：ARM和FPGA的光纤信号分析仪设计

ARM和FPGA的光纤信号分析仪设计是一个结合了先进硬件技术和国际标准的应用方案，主要用于电力系统的实时监控和数据分析。以下是对该设计的详细阐述：

一、系统构成及功能需求

光纤信号分析仪主要包括三个核心部分：接口部分、A/D采集控制部分以及显示控制部分。每一部分都承担着不同的任务，并且具有良好的可移植性，以便于后续的升级和维护。

1. 接口部分：

• 负责接收和发送数据，通常包括与外部设备的通信接口，如串口、以太网口等。

• 特别强调支持100M BaseFX传输协议的能力，用于处理数字化变电站中的报文数据。

2. A/D采集控制部分：

• 负责将接收到的模拟信号转换为数字信号，并对其进行预处理。

• 考虑到变电站环境中的信号种类繁多，这一部分的设计尤其关键。

3. 显示控制部分：

• 主要用于将处理后的数据以图形界面的形式呈现给用户，便于操作人员直观地了解设备的状态。

此外，为了满足系统设计的要求，该信号分析仪还应具备以下功能：

• 光电转换模块：能够将来自不同光接口的光纤信号转换为与光强成正比的电信号。支持IEC61850标准规定的9.1、9.2、GOOSE格式光信号的接入和转发，同时还需要兼容IEC60044-7/8规定的FT3格式光信号的接入和转发。

• 报文捕获与解码：能够捕获通过100M BaseFX传输的各种格式报文，并进行解码处理。这是实现数据分析的基础。

• 信息提取与实时存储：从捕获的报文中提取有用的信息，并进行实时存储，以便后续分析使用。

• 波形显示：将处理后的数据以波形的形式展示出来，方便用户直观理解信号的变化情况。

二、基于ARM+FPGA的架构

该设计采用了ARM+FPGA的组合方式，两者相辅相成，共同实现高效的数据处理能力。

1. ARM处理器：

• 负责系统的主控逻辑处理。

2. FPGA：

• 负责高速数据处理和接口逻辑。

三、关键技术和特点

1. 高速A/D转换：

• 由于变电站环境中信号变化迅速，因此需要采用高速A/D转换器来确保数据的准确性和完整性。

2. IEC61850标准的应用：

• IEC61850是针对电力系统通信的一个国际标准，它定义了变电站自动化系统中的数据模型、通信服务以及设备行为。

3. 数据处理与存储：

• 通过对捕获的报文进行解码和信息提取，将有价值的数据进行实时存储。

4. 在线监测功能：

• 仪器接入测量信号时不会影响系统的正常工作，具有在线监测功能。

5. 良好的信息存储及后台分析能力：

• 能实时保存报文信息，保存的帧信息中包含全部的帧信息，包括报文头、添加字节、CRC校验码等数字信息，以便进行后续分析。

6. 人性化的交互界面：

• 通过液晶显示屏完成来自采集板的数据显示，并通过键盘操作完成部分等同于数字存储示波器的功能，如波形平移、放大、缩小以及测试通道的切换等操作。

四、结论

基于ARM+FPGA的电力光纤信号分析仪的设计，不仅能够满足变电站自动化和数字化的需求，还能实现对设备状态的实时监控和数据分析。通过采用先进的硬件技术和遵循IEC61850等国际标准，该分析仪能够适应复杂的变电站环境，为电力系统的安全稳定运行提供有力的支持。

综上所述，ARM和FPGA的光纤信号分析仪设计是一个集先进性、可靠性和实用性于一体的综合解决方案，对于电力系统的实时监控和数据分析具有重要意义。