單相能量計(jì)變得更簡單更先進(jìn)
能量計(jì)正迅速發(fā)展,從機(jī)電式費(fèi)拉里計(jì)數(shù)器發(fā)展為全面的電子表。電子表能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)抄表 (AMR) 及許多其它功能,包括提高測量精度,并能測量以前無法測量的功率因數(shù)等參數(shù)。此外,它的通信潛力幾乎無限,這就使公共設(shè)施服務(wù)供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)多費(fèi)率賬單編制、智能卡預(yù)支付、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理以及其它尚待設(shè)想的功能成為可能。
第一代電子電表包括多個(gè)集成電路,如專用的定制模擬前端、用于處理的定制 ASIC、基本的微控制器、某些非易失存儲(chǔ)器、專用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片以及專用的顯示驅(qū)動(dòng)器。但這些定制與分開的系統(tǒng)相當(dāng)昂貴,而且定制器件風(fēng)險(xiǎn)也總是很大。新一代電子表將建立在專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品 (ASSP) 上,其集成了儀表的大多數(shù)或所有功能塊,成本更低,性能更強(qiáng),而且由于簡單還可加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。
德州儀器 (TI)MSP430FE42x 系列的單相電子電表超低功率測量微控制器就是其中的一個(gè)實(shí)例。MSP430FE42x 器件在單芯片上集成了儀表的所有功能。使用上述器件可將電表芯片數(shù)量從五個(gè)減至一個(gè)。這樣的集成度使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠致力于產(chǎn)品功能的開發(fā),努力使產(chǎn)品獨(dú)樹一幟,而不必為基本的電子測量功能操心。
完整的封裝MSP430FE42x 集成了一個(gè) 16 位基于閃存的 MCU 以及用于顯示與 AMR 通信的附加外設(shè)。為了優(yōu)化能量處理,MSP430FE42x 提供的計(jì)量功能是專用的嵌入式信號(hào)處理器 (ESP),稱作 ESP430CE1。ESP430CE1 自動(dòng)進(jìn)行傳送進(jìn)來模擬信號(hào)的增強(qiáng)、采樣與轉(zhuǎn)換,并計(jì)算瞬時(shí)與平均功率以及其它數(shù)個(gè)參數(shù),如功率因數(shù)、表觀功率、無功功率等。這就解放了主中央處理器 (CPU) 及其集成閃存（高達(dá) 32kB）和 1kB RAM,可用于實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的應(yīng)用功能。MSP430FE42x 結(jié)構(gòu)圖見圖 2。
>CPU 可提供每秒 800 萬指令 (MIPs) 的性能,即使對(duì)最復(fù)雜的 AMR 與通信功能而言也足夠了。此外,集成閃存可自編程,因此系統(tǒng)可不再需要外部非易失存儲(chǔ)器（通常用于校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與單位確認(rèn)）。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、串行數(shù)字乃至能量消耗數(shù)據(jù)都直接存儲(chǔ)于集成閃存中。設(shè)計(jì)人員還可獲得額外的集成外設(shè),例如兩個(gè) 16 位計(jì)時(shí)器、PWM 輸出功能、一個(gè)用于串行通信的USART,一個(gè)用于自動(dòng)防護(hù)運(yùn)行的看門狗定時(shí)器,一個(gè)高度靈活的帶有晶體故障檢測的計(jì)時(shí)系統(tǒng)、一個(gè) 128 段 LCD 控制器、一個(gè)集成電源電壓監(jiān)控器,以及專利的超低功率電力減弱檢測器（所需的電流消耗小于 50 納安）。無需外部器件,這樣的外設(shè)組合即可在片上實(shí)施紅外線或射頻等各種先進(jìn)的通信功能。
嵌入式信號(hào)處理器
