一个完整的电表数据存储系统

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1、一个完整的电表数据存储系统

2、第1　　以前电表数据的存储方式有两种选择：（1）用存储EEPROM数据；（2）用NVRAM存储数据。现在有了第三种选择：用铁电存储器（FRAM）存储数据。　　以前，在设计电表电量的存储方案过程中，工程师对怎样把数据准确无误的写入存储绞尽脑汁，主要的原因是：以前的EEPROM速度慢,有10ms写的周期，擦写次数少。为了解决存储器的问题，工程师必须在控制电路增加很多电路（见图1）。　　由于EEPROM的擦写次数为10万次，所以不能来一个脉冲就写入EEPROM，只能将脉冲暂存MCU的SRAM内，等脉冲记录到一定的值（1度电）或到了

3、一定的时间（1小时），再把数据写入EEPROM，正是由于电数据不能实时写入EEPROM，引起一个问题，如果停电怎么办？在停电时，MCU内存储的平均电量为0.5度,如果系统不管掉电情况,那么电表的精度很低(以10万家用户计算,每停一次电,供电局将有5万度电因存储器的原因而丢掉),这供电局当然不能接受。为了解决这个问题，在电路上必需增加掉电检测电路，在检测到掉电后，把MCU中存储的不到1度电的数据写入EEPROM。　　由于EEPROM写入数据时，有10ms写的周期，这也引起了一个问题，在停电后，必需有足够长的电压维持EEPROM写的时间，设计者的一般思路是

4、利用滤波电路的大电容。由于电容内部是电解液，随着时间的推移，电容的容量将变小，因此，为了使电表能使用10年，必须把增大滤波的电容的容量和提前检测到掉电。　　EEPROM写入数据时，数据先是写入EEPROM的缓冲区，当数据写入缓冲区后，EEPROM自动把数据写入EEPROM的具体地址，其过程需要10ns，由于EEPROM内部写入时间长，所以容易受到干扰，EEPROM一旦受到干扰，写入的数据容易出错，此时出错，MCU没有办法知道，为了解决这一问题，设计者必须把同一个数据写入三个不同的地址，然后再把数据读出来校正（图5）。　　从上述的阐述可知，系统掉电时，要

5、把数据写入EEPROM，此方案的筹码赌在掉电检测电路和电容上，为了解决这一问题，设计者把掉电检测提升到检测市电和用2个掉电检测电路，把电容的容量增大和用2个电容，为了减小检测电路和电容的影响，采用2个EEPROM，从而降低SRAM缓冲的量值，提高存储的精度。（方案2）500)this.style.ouseg(this)">　　采用NVRAM来做数据存储（方案3），这种方案可以解决EEPROM的不足，但大家都知道NVRAM的价格很高。　　用铁电存储器可以解决上面存储器所面临的问题。首先看一看铁电存储器的特点：　　⑴非易失性（掉电后数据能保存10年，所有产

6、品都是工业级）；　　⑵擦写次数多（5V供电的FRAM的擦写次数100亿次，低电压的FRAM的擦写次数为1亿亿次，）；　　⑶速度快（串口总线的FRAM的CLK的频率高达20MHz，并且没有10ms的写的等待周期，并口的访问速度70ns）；　　⑷功耗低（静态电流小于10μA，读写电流小于150μA）；500)this.style.ouseg(this)">　　⑸读写无限次（在FRAM读写次数超过100亿次（5V供电的FRAM）后，FRAM还能工作，只是数据不能保存）。　　基于铁电存储器的特点，可以对电表的设计进行完全的改革（图4）。500)this.sty

7、le.ouseg(this)">　　由于FRAM的读写次数为100亿次，MCU检测到一个脉冲就可以写入FRAM内，以3200个脉冲为1度计算，FRAM能存3百万度电。对单相表和单相复汇率表以是足够用，由于电量数据是实时写入FRAM，所以不担心掉电后，数据会丢的问题，由于铁电存储器没有10ms的写周期，所以不必担心电容的容量变小后会对FRAM数据存储有影响，因为铁电存储器内没有缓冲区，数据是直接写如FRAM对应的地址中，所以写入的数据不会出错，即使出错，MCU通过协议可以知道，所以同一数据不必存储到3个不同的地址（图5）500)this.style.ou

8、seg(this)">　　铁电存储器应用在计量系统中有其他产品不可替代的优势（如电表，水表，煤气表等），在下期将与工程师讨论铁电存储器在税控机的应用。