基于單片機的光傳輸設備異常診斷

段春瑩

【摘要】 本篇文章主要討論的是利用單片機將通信系統中各個設備的板卡信息以及指示燈信息通過編程燒入單片機內。在對通信系統進行巡視時，對設備板卡的指示燈信息進行采集，采集到的信息由單片機進行對比處理，由此可以快速準確的判斷出設備存在的異常。

【關鍵詞】 單片機；異常診斷；光傳輸設備

The Optical Transmission Equipment Abnormality Diagnosis Based on Single Chip Microcomputer

DUAN Chun-ying Anning Bureau， CSG EHV Transmission Company， Kunming

Abstract：This paper aims to discuss application of single chip microcomputer. To program every board information of communication systm and indicator information into single chip microcomputer.Using single chip microcomputer to collect single chip microcomputer and indicator information while checking communication systm.By comparing and processing the collected data to diagnose the abnormality of the device.

Key words：single chip microcomputer；abnormality diagnosis；optical transmission equipment

一、單片機定義

單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統集成到一個芯片上。單片機由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備構成，相當于一個微型的計算機（最小系統），和計算機相比，單片機缺少了外圍設備等。

二、AVR單片機與51單片機區別

AVR單片機和51單片機的CPU構架以及指令集完全不同，AVR系列單片機使用的是RISC指令系統，哈佛結構的總線，每個震蕩周期處理一條指令；而51系列單片機使用的是CISC指令系統，馮諾依曼結構的總線，需要12個震蕩周期來完成一條指令的處理。

AVR單片機的I/O口為雙向I/O口，單片機讀取外部引腳電平直接通過PINX讀取，而51單片機則需要先給I/O口全寫1操作后才能讀取外部引腳電平，相比較而言AVR單片機讀取外部數據就會更容易。

三、AVR單片機優勢

高速、低耗、保密：AVR單片機具有預取指令功能，即在執行一條指令時，預先把下一條指令取進來，使得指令可以在一個時鐘周期內執行；AVR單片機為多累加器型，數據處理速度快，AVR單片機具有32個通用工作寄存器，相當于有32條立交橋，可以快速通行；AVR單片機中斷響應速度快，AVR單片機有多個固定中斷向量入口地址，可快速響應中斷。AVR單片機耗能低。對于典型功耗情況，WDT關閉時為100nA，更適用于電池供電的應用設備。有的器件最低1.8 V即可工作。AVR單片機保密性能好。它具有不可破解的位加密鎖Lock Bit技術，保密位單元深藏于芯片內部，無法用電子顯微鏡看到。

I/O口功能強，具有A/D轉換等電路：AVR單片機的I/O口是真正的I/O口，能正確反映I/O口輸入/輸出的真實情況。工業級產品，具有大電流（灌電流）10～40 mA，可直接驅動可控硅SCR或繼電器，節省了外圍驅動器件。AVR單片機內帶模擬比較器，I/O口可用作A/D轉換，可組成廉價的A/D轉換器。ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。AVR單片機可重設啟動復位，以提高單片機工作的可靠性。有看門狗定時器實行安全保護，可防止程序跑飛，提高了產品的抗干擾能力。

有功能強大的定時器/計數器及通訊接口：定時/計數器T/C有8位和16位，可用作比較器。計數器外部中斷和PWM（也可用作D/A）用于控制輸出，某些型號的AVR單片機有3～4個PWM，是作電機無級調速的理想器件。AVR單片機有串行異步通訊UART接口，不占用定時器和SPI同步傳輸功能，因其具有高速特性，故可以工作在一般標準整數頻率下，而波特率可達576K。

片內EEPROM：EEPROM數據存儲器。它是作為一個獨立的數據空間而存在的，可以按字節讀寫。EEPROM的壽命至少為100，000次擦除周期。EEPROM的訪問由地址寄存器、數據寄存器和控制寄存器決定。通過SPI和JTAG及并行電纜下載EEPROM數據的操作。

四、光纖通信通信傳輸系統概述

南方電網光纖傳輸網分為主干通信網、?。▍^）級傳輸網和地區（市）傳輸網三級，三級傳輸網均為傳輸網A、傳輸網B雙平面結構。楚雄換流站作為云南地區的南網總調直調廠站，采用4套光傳輸設備、利用4條交流線路上的OPGW光纜接入南方電網主干光纖傳輸網和云南電網光纖傳輸網，即接入南網網A、南網網B、云網網A和云網網B。

五、光傳輸設備異常診斷系統必要性

對于通信系統來說，光傳輸設備是其中最重要、最核心也是最復雜的一部分，由于其重要性，每一臺光傳輸設備都接有網管系統，通過網管系統可以查閱到每一臺光設備的指示燈以及告警信息，但是網管系統也會存在不準確的情況，比如云網網A光傳輸設備就曾經出現過設備指示燈和網管系統指示燈不一致的情況。為了確保每一臺光設備的安全穩定運行，通信人員每月都會對通信設備進行巡視，但是每一套光傳輸設備都至少包括了光基本卡、光放卡、預放卡、2M接口卡、以太網卡等各種板卡。以上板卡都存在板卡指示燈多并且含義不同的情況，通信人員每次巡視時都需要一一辨別其指示燈的含義，由此每次巡視都會花去很多的時間來觀察板卡指示燈情況，這樣既增加了作業時間，工作效率也得不到提高，光傳輸設備異常診斷系統便可以很好的解決這一問題。

六、光傳輸設備異常診斷系統實現原理之成像系統

該系統主要是由一個攝像頭組成，通過該攝像頭可以將板卡指示燈信息采集進來。該攝像頭可以準確記錄下指示燈的顏色信息，以及指示燈的閃爍頻率。采集后的指示燈信息將由本系統的核心，也就是AVR單片機進行處理比較。

七、光傳輸設備異常診斷系統實現原理之處理系統

處理系統里會預先將各板卡信息燒進AVR單片機內，比如指示燈常亮綠色表示什么意思，快閃橙色表示什么意思。其次AVR單片機會將攝像頭采集到的信息與單片機內預先燒入的板卡信息進行對比，如果采集到的信息與板卡正常信息相符，則單片機反饋一個正常信號，若采集到的信息與板卡正常信息不相符，則單片機會搜索出該異常信息的具體含義并反饋一個異常信號，并對異常做出判斷。

八、結語

該系統的應用將大大節約通信人員的巡視時間并提高判斷設備異常的準確率，此舉對于通信系統異常判斷也將是一個重大突破。