ARM在通信基站电源监控系统设计中的应用研究

黄 玺，崔忠慧，崔英羽，孟 琦，王 琼，高乐文

（1.中国移动通信集团内蒙古有限公司，内蒙古 呼和浩特 010020；2.中国移动通信集团设计院有限公司 黑龙江分公司，黑龙江 哈尔滨150080）

0 引 言

利用ARM微处理器完成核心设计方案，建构有效的监控系统，从而将采集的信息和数据作为基础电力参数开展相应的工作，并且依据远程控制中心完成实时性控制管理工序，最大化降低基站电源维护成本。

1 通信基站电源监控系统监控信号内容

对于整个通信基站而言，通信电源监控系统具有重要作用，是通信设备运行维护的关键。只有保证基站电源监控流程的完整性和可靠性，才能保障移动通信的整体质量，避免通信中断。基站监控系统不仅要集中分析电源系统故障、设备故障以及线路故障等，而且在技术全面升级的背景下还要兼顾电流采样输入信号、电压采样输入信号以及系统供电情况等，从而确保通信电源运行的综合效果，提升电能利用率，顺应节能降耗的发展趋势[1]。

1.1 电流采样输入信号

整个通信基站输电线路的电流处理要借助电流互感器完成，以及时获取相应的信息数据，从而确保具体信息分析的及时性。

1.2 电压采样输入信号

利用远程监控系统集中分析电压参数输入信息，保证信号分析的全面和完整[2]。

1.3 系统供电

通信基站常规化管理工作借助远程系统分析电源滤波，不仅能有效提升数据检索和汇总的可靠性，还能汇总通信设备电源电压取样检测电路的具体内容，有效分析相应的工作现状。

1.4 开关电源

依据监控系统的运行方案，建立系统动态性能监管分析，确保效应管和绝缘栅控晶体管的监管水平，有效分析电磁兼容性，减少电网侧电流谐波造成的不良影响[3]。

2 通信基站电源监控系统的设计要点

目前，通信基站的电源系统主要是由直流供电系统和交流供电系统共同组成。其中，交流供电系统主要是市电引入和移动油机供电的方式，然后借助交流配电单元有效为直流供电系统和照明设备等提供对应的交流电源。直流供电系统要借助整流模块、直流配电单元以及蓄电池组共同完成对应的工作，为通信基站提供-48 V直流电源[4]。通信基站电源监控系统应具备监控以下5种数据信号的功能。第一，监控交流输入电压数值和电流数值。第二，监控整流模块母线数值、输出电压以及输出电流数值。第三，监控直流配电单元的输出电压和输出电流数值。第四，监控蓄电池组电压数值。第五，监控温度数据。

综上所述，通信基站电源监控系统应将ARM微处理器作为核心，建立电压采样分析模块、电流采样分析模块以及环境温度采样模块，从而有效采集和分析相应的数据，确保远程监控中心能利用对应的传输方式完成信息数据的汇总[5]。

3 ARM在通信基站电源监控系统的设计中的应用

在明确通信基站电源监控系统应用要点的基础上，要保证各个模块运行正常，从而发挥监控系统的实际作用。

3.1 ARM监控硬件系统

通信基站电源监控系统中，ARM监控单元主要由ARM微处理器、电压采样模块、电流采样模块、ARM温度采样分析模块以及实时性时钟和电源组成。在5G技术不断发展的基础上，它将实现5G通信模块的应用[6]。

3.1.1 ARM微处理器

本文选择的型号是LPC4088FET180，实际工作频率为120 MHz，内置闪存和RAM软件，具有有效处理对应接口信息，连接以太网、USB、LCD、CAN以及UART等，处理8路12位ADC的数据，配合模拟比较器与DAC就能完成相应数据的汇总等功能[7]。正是因为ARM微处理器外设端口较为多样，能保证相应处理工序有序开展，从而为外围设备的运行管理提供了保障。例如，欧式显示屏借助LCD端口能实现液晶显示屏和微控制器芯片的实时性连接，提升对应信息实时性管理工作的整体水平。

3.1.2 通信模块

通信模块设立过程中，要确保能和监控中心建立合理且可靠的通信关系。本文选取的是支持GSM/GPRS的无线通信模块体系，可以达到85.6 kb/s的传输速率。在实际应用中，该模块不仅能实现低能耗语言处理和数据信息的高能传输，加之设备外围接口较多，还支持USB和SIM卡的读取，因此还能完成模拟音频接口的控制。通信单元和微控制器UART串行接口处理的方式能够提升整体数据收集的合理性和读取的准确性，保证连接效果能满足实际应用预期，最大化地提升ARM监控系统运行的实际水平。

3.1.3 实时时钟模块

在整个系统中，芯片内部具备实时时钟模块，能有效避免传统时钟模块断电时数据清零的问题，且支持操作人员检索和检修数据，保障了操作工序的有效开展。值得一提的是，实时时钟模块还能进行计时处理，待机电流较低，能为电池提供更长的使用寿命，此外通过串行接口与ARM微处理器连接，从根本上确保了收集数据的效果符合实际标准。

3.2 ARM监控软件系统

系统软件主要采取的是MC/OS-Ⅱ嵌入式处理方式，能结合多任务操作系统的运行环境开展相应的指令读取工作，使具体操作和实际应用处理更加规范[8]。软件系统处理工序中，模块化和结构化设计方式大幅提升了软件系统运行的时效，能将对应的程序体系分为独立的功能性任务模块，确保主程序能借助优先级算法调用功能模块，从而完善监控项目，确保能实时性监督和管理电源。结合系统任务的实时性要求和具体指令的重要性特点，将程序整体分为差异化优先级的任务模块，确保电流采样、电压采样、温度环境采样、通信数据采样、ARM处理器自检、液晶显示屏数据检索以及空闲任务等都能按照优先级有序开展。

3.2.1 初始化

通信基站电源监控系统应用ARM系统后，要借助主程序初始化不同的端口平台的数据信息和变量关系，确保能依据实际情况完成任务管理工作。首先，建立初始级别的最低空闲任务，保证其时刻处于准备状态，从而维持其运行的基础动力。其次，初始化工作准备就绪后，结合具体任务特点启动函数算法处理工具，依据优先级的实际情况调用不同的功能任务处理单元，确保系统资源得以有效应用，从而维持任务操作的合理性。最后，若是多任务操作，要结合主程序清单保证相应工作落实到位。

3.2.2 模块任务处理

通信基站电源监控系统要依据任务处理函数完成功能操作。其中，入口参数是整个系统的任务代码，在进入对应任务清单后，要借助对应的方式完成函数分析，确保能结合任务代码维持直流数值采集、温度采集、电池判定以及芯片检查等操作流程。一般而言，任务处理函数在实际应用工作中每隔0.5 s完成对应的任务处理。任务处理函数进行直流采集、温度采集、时钟读取、数据存储、数据发送准备以及GPRS接收准备，完成出错页面的定时处理，并且能够利用串口通信处理等模块减少任务出错率。

3.2.3 判定采样模块数据

通信基站电源监控系统依据主程序清单完成相应工序安排和应用管理后，要结合基站现场电源的运行状态完成数据处理，利用采样计算转换的方式维持整个数据监控工作的合理性。数据来源于电压采样模块和电流采样模块。处理器本身内置了通道模数转换器，保证了ADC模块的采样效率在400 kb/s以上，从而使得相应的参数数据结构和应用效果都能符合交流配电单元的实际运行需求和整流模块、直流配电模块等的信号采样需求。相应任务的具体流程包括，数据准备，初始化AD采样通道，结合实际应用需求切换采样信号通道，保证相应工序运行的合理性，启动AD转换模块，在AD转换工作结束后，读取和分析采样结果，汇总关联数据，保证8路信号均采样完毕，最后利用相应的计算方式计算信号平方和，完成采样任务。

4 结 论

基于ARM建立的通信基站电源监控系统，不仅能在优化硬件资源利用率的基础上为控制系统建立完整且具有实时性的监督管理平台提供保障，还结合了智能化技术要点，维持实时性操作管理，优化多任务处理效果，为远程监督监控提供了较为合理的手段，真正实现了数据信息共享，完善了处理运行工作的整体质量，一定程度上推动了移动通信的全面进步。