microchip-平台解决方案应对智能计量需求

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1、Microchip：平台解决方案应对智能计量需求2011年3月4日10:11:30    来源:不详    作者：崔勇，Microchip高级单片机架构部/产品营销经理摘要：  现有解决方案和限制；Microchip的平台解决方案；具有成本竞争力的智能电表；高性能智能电表；集成开发环境；未来需求和可能的解决方案；关键字：  智能计量,  智能电表,  设计挑战,  MCU,  PLC,  平台解决方案,  DSC全球智能计量市场正在不断膨胀。中国已着手开始升级城市电网中的智能电表，2010年已升级了1.7亿台，后面还将升

2、级农村和南方的电网。在国外，欧盟的一些国家(西班牙、法国和英国)也相继升级了数千万台智能电表。东欧、南美和非洲的一些发展中国家也都迈入了升级电表的进程。设计挑战对于电表设计人员来说，智能计量市场的扩大在创造丰富商机的同时也带来了诸多挑战。下面罗列了其中一些挑战：市场的区域差异。地区间的需求各不相同。例如，中国的预付费电表使用智能卡，而非洲采用的是键盘和代码。类似的，欧洲的智能电表采用电线通信(PLC)技术，而南美的智能电表采用无线技术。在中国，农村电网相比城市电网所需的功能较少，并且各省的投标要求也不尽相同。未来的移植能

3、力。智能计量市场是个相对崭新的市场，仍在不断改进。如何确保智能电表设计的灵活性，使其能满足未来的需要呢？低成本。由于要部署的电表数量非常庞大，因此成本是最需关注的因素之一。智能电表的售价从发展中国家的小于10美金到北美和西欧AMI电表的100美金不等。加快上市。总是有地方在进行智能电表投标。但是公司的设计资源有限，在不同产品采用不同软件的情况下，快速修改一款设计使之适应新的要求是非常困难的。现有解决方案和限制许多现有的解决方案都是以产品为中心的，能够很好地支持特定的智能电表产品。因为采用的资源数合适，因而优化了成本。然而

4、，智能电表涉及到很多不同的技术层面，具有不同的成本和性能要求。因此，以产品为中心的方法必须通过以下两种途径中的一种来解决这一问题：重用高端产品来服务于低端市场；使用不同供应商提供的解决方案为不同的市场领域开发不同的产品。前者支持设计重用，能加快产品上市，但其成本架构在低端市场没有什么竞争力。后者的产品成本较低，不过设计人员必须学习和购买不同的工具，维护多个代码库，长期来看代价也十分高昂。要应对不断进步的全球智能计量市场中低成本和快速上市这对互相矛盾的要求，可采用平台解决方案。一款好的平台依靠一条工具链、可重用的软件和丰富

5、的产品，能支持各种市场领域，并同时满足低成本和上市快这两种要求。从设计人员的角度来说，平台解决方案可被认为是共用开发环境，具有可重用软件库的一系列器件。一个好的平台应该具有丰富的器件，从而能满足不同的市场需求。Microchip的平台解决方案包含Microchip的PIC单片机(MCU)和dsPIC数字信号控制器(DSC)系列在内的平台就是一款这样的平台，具有8位、16位和32位三种架构，并且采用统一的集成开发环境(IDE)——MPLABIDE。具有约700款MCU产品，以及分立式模拟前端(AFE)和存储器产品，Micr

6、ochip能够根据不同电表的特定需求提供高成本效益的完整解决方案，并且该解决方案可在整个PICMCU和dsPICDSC架构间轻松移植。图1给出了基于统一MPLABIDE的Microchip平台解决方案。图1：Microchip的PICMCU和dsPIC数字信号控制器(DSC)平台。具有成本竞争力的智能电表智能电表必须部分或全部支持以下主要功能：测量有功/无功能量、正向/反向能量、有功/无功/视在功率和RMS电流/电压：通用MCU的特性使其相当灵活，可实现这些功能的全部或一部分，适用于任何特定市场领域。要计算能量、功率、电

7、流和电压，CPU需要具备一定的处理能力。多费制或分时(Time-Of-Use，TOU)功能：这需要额外的存储器、精确可靠的实时时钟(RTC)以及存储用外部EEPROM的接口。RS485、光纤、IR、PLC和/或无线通信：这需要硬件UART以实现易用性，以及额外的RAM用作通信缓冲区。因此，智能计量应用对MCU的要求超出了用于普通电表的典型MCU产品，例如普通电表用MCU仅需32KB闪存存储器、2KBRAM和简单能量脉冲输出。要在不增加成本的情况下支持智能电表，智能电表MCU的最低要求应包括SPI接口、64KB闪存、4KB

8、RAM、2个硬件UART和1个具有日历功能的硬件RTC。PIC18MCU系列可满足这些设计要求，该系列采用16位程序字架构，并集成先进的RISC架构、32级深堆栈、8x8硬件乘法器以及多个内部和外部中断。PIC18系列在Microchip的8位产品中性能最佳，以低于16位/32位MCU架构的成本提供高达16MIPS的