基于雙FPGA的刀閘接口控制箱的設計

本設計為保證可靠性選用了2塊FPGA同時工作，它們之間通過模擬串行口交換信息可以實現相互邏輯上閉鎖。在電路出口處把2塊FPGA驅動的繼電器觸點串聯后作為最終的出口控制，又在硬體電路上實現邏輯閉鎖。如此可以保證裝置的可靠動作，不會再有誤動作發生。

4 整體測試
該方案設計的刀閘接口控制箱單元，已經制成產品調試成功，并完成型式試驗。在數字化變電站試運行，運行中沒有發現問題。測試環節進行了以下測試。
4．1 單板硬件測試
主要測試電源系統工作電壓值及上電時序如圖8所示，通道1至3分別為1．2、5、3．3 V電壓建立波形，對于FPGA要求內核電源1．2 V建立完成后才能允許IO模塊電源3．3 V建立。圖9中通道4為3．3 V電源。通道1為FPGA程序引導完成信號DONE，DONE完成后FPGA內部邏輯可以正常工作。通道3為上電復位信號，該信號復位期間所有邏輯信號處在復位狀態，完成復位后系統就可以正常工作了。

4．2 FPGA功能測試
一般通過仿真和黑盒測試兩種方法，每一個功能模塊可以通過設定邊界條件測試功能完整性，整體邏輯功能一般通過測試輸入信號和輸出信號的邏輯關系，然后測試整套裝置的功能完整性。
4．3 整裝置功能和性能測試
整套裝置按照設計技術指標測試功能和性能，主要測試了開關量動作值、動作時間、分辨率，光口通訊測試以及整裝置環境適應性和EMC電磁兼容測試。均達到了設計要求，已經通過試驗，滿足現場運行條件。

5 結束語
由于方案應用了軟體邏輯和出口驅動電路雙重閉鎖，使裝置的運行可靠性有了很大提高，誤動的可能性降到極小。測試和現場運行證明該方案是可靠的。該方案可推廣到其他對動作可靠性要求高的場合。但是該方案為提高動作可靠性而增加了相對冗余的軟件邏輯和硬件資源，必將提高系統制造成本。