因为生活水平的提高,用电需求添加,对电力的运用也愈加多元化,加上各国政府大力倡议智能电网,因而电表数字化势在必行。但仅将电表数字化现已不能满意现在与未来的需求。添加通讯接口以便于主动读表(AMR),需求预估与办理操控、费率更新与分时电价的先进电网架构(AMI),以及用于未来电网自我确诊修正的智能电网架构(Smart Grid),都在显现未来电表新功用的需求与杂乱度的添加。
现有数字电表的规划多以单片机调配专用计量芯片为主。其长处是单片机与计量芯片的挑选多,没有供货的问题。但因为计量芯片其计量功用都已固定无法更改,如果有需求则须将计量芯片的电力数据回传至单片机上,再经过单片机加以处理。但这种方法会形成时序上的推迟,因而无法及时反映实时的电力情况。再加上周边接口操控的杂乱度,其单片机负荷与软件编写上有必定的杂乱度。
现在已有许多芯片制造商推出的SoC的计量芯片,尽管标准上略有不同,但都是将电表现在所运用的功用集成于单一芯片中,如计量取样、单片机、液晶屏幕操控接口、实时时钟(RTC)、GPIO与通讯接口等。可经过单片机和内部的寄存器设定,简略快速地操控一切的外围功用模块,而无需再经过杂乱的GPIO、SPI或I2C接口来操控计量芯片、RTC 芯片与液晶驱动芯片等。这样可以下降电表软件开发的杂乱度,下降单片机内存的需求,并提高全体体系的安稳性。
用SoC计量单芯片所规划的电表体系,可大幅下降电表的零件本钱与体系规划的杂乱度以及功耗,并提高全体的安稳性与电表精度。较少的零件,可下降零件备货的杂乱度、使体系规划单纯化并加快更新规划的速度、更简易的除错与硬件开发、下降芯片与芯片间的彼此搅扰,提高体系的安稳度、使软件开发的杂乱程度下降等。可见其长处与传统规划有大幅不同。
现在对传统多芯片的规划方法与SoC规划方法进行比照。图1为飞思卡尔针对我国国家电网电表体系所提出的体系架构图,在体系架构图中,需求有一块CS5463的计量芯片、9S08MZ60单片机、RTC芯片、LCD驱动芯片以及ESAM 与 EEPROM 芯片等。由总数六个以上的独立芯片构成电表体系。
图2是以 Prolific PM8443所构成的我国国家电网电表体系。在该电表体系中,PM8443集成了计量芯片、8051单片机、实时时钟与液晶屏幕驱动芯片。该架构大幅下降芯片的运用个数,由六个芯片下降为三个(PM8443、EEPROM与ESAM),这三个芯片为无法彼此整合的芯片。与从前的体系比较起来,运用SoC芯片电表体系更简练,更简单开发并有效地下降了本钱。
Prolific PM8443芯片架构中选用的是双核架构,可编程的计量DSP与高效能8051单片机。DSP与单片机选用独立运作形式,相互不搅扰。单片机可将其悉数的核算效能用于程序与外围接口的操控上。此外,PM8443 8051单片机具有额定的32位数学运算加快器,若单片机要核算更为杂乱的电力参数,可经过该数学运算加快器加快单片机的核算功率。可编程DSP与一般固定功用的计量芯片不同,可根据不同的运用需求调整DSP的软件内容。运用单一SoC芯片,可运用于不同的电表规划上,下降零件备料数目与库存办理。PM8443 DSP还可供应实时的电源维护功用,包含针对过压、过流、短路、漏电、过温等的实时电源维护机制,可以实时反响电力运用情况,维护不推迟。可用于预付费电表与电动车充电电表上,让电表的规划更有别于一般的电表体系。最终,PM8443具有四个独立的电压电流采样信道,电池电压、外部温度采样信道,完好的外围接口及强壮的内存空间,并供应给电表规划开发者一个便利与友爱的规划环境,使电表的开发更简洁、快速。