ADI看好智能電網(wǎng)設(shè)備市場(chǎng)，匯聚式處理器提供核心平臺(tái)

數(shù)字技術(shù)對(duì)世界的改造將人類帶進(jìn)信息時(shí)代，無(wú)論是消費(fèi)電子、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)、汽車、或者航空及軍工領(lǐng)域，數(shù)字技術(shù)無(wú)處不在。然而，為信息化社會(huì)提供能源的電力系統(tǒng)在數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用上卻走在了后面，由于種種原因，全球大部分國(guó)家的電力網(wǎng)絡(luò)老化，電力設(shè)備、電力管理的數(shù)字化程度低，電力使用效率低下，電力管理手段落后。

一場(chǎng)金融危機(jī)將智能電網(wǎng)這個(gè)為絕大多數(shù)人所不熟悉的概念變成全球熱門話題，為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇以及隨著全球各國(guó)面臨節(jié)能減排的壓力增大，智能電網(wǎng)的節(jié)能作用、巨大的市場(chǎng)前景、社會(huì)效應(yīng)讓包括谷歌、微軟、IBM等全球的巨頭關(guān)注，甚至進(jìn)入一些主要國(guó)家的國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃中。有研究數(shù)據(jù)顯示，到2020年，全球通過使用智能電網(wǎng)可減少10億余噸二氧化碳排放量——約占2008年全年二氧化碳排放量的三十分之一。

智能電網(wǎng)引入了“信息流”感念，即把電能流、信息流結(jié)合在一起，在傳輸能源的同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，促進(jìn)能源的合理有效利用和管理。通過優(yōu)化模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和分析，預(yù)測(cè)電能流的情況，如電壓變化和用電量分布，為發(fā)電、輸電、配電、用電各方及監(jiān)管單位提供信息決策，最終實(shí)現(xiàn)清潔發(fā)電、高效輸電、動(dòng)態(tài)配電、合理用電的智能電網(wǎng)的目標(biāo)。

對(duì)于智能電網(wǎng)的概念，各國(guó)并無(wú)標(biāo)準(zhǔn)定義，事實(shí)上目前智能電網(wǎng)相關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)、架構(gòu)等并無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。各個(gè)國(guó)家因?yàn)槟繕?biāo)的差異，智能電網(wǎng)概念背后的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵差別較大。中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司給智能電網(wǎng)的定義是，以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能化電網(wǎng)。很明顯，支撐中國(guó)（抑或全球）智能電網(wǎng)的將是通信技術(shù)、信息處理技術(shù)和控制技術(shù)，對(duì)應(yīng)到相關(guān)的市場(chǎng)將涉及智能計(jì)量(智能電表)、電網(wǎng)智能化(網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施及其控制)以及公用事業(yè)的信息技術(shù)應(yīng)用(智能數(shù)據(jù)管理)。每一個(gè)領(lǐng)域都意味著一個(gè)龐大的新興市場(chǎng)，同樣也意味著背后將涉及復(fù)雜的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)游戲規(guī)則。

圖1：智能電網(wǎng)將帶來(lái)的電力管理與應(yīng)用的變革。

匯聚式處理器助您搶占先機(jī)

在智能電網(wǎng)成為熱門話題之前，各種數(shù)字技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸增多，由于在發(fā)電、輸電、配電以及用電端對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和測(cè)量，這為模數(shù)轉(zhuǎn)換器和MCU創(chuàng)造了大量進(jìn)入電力系統(tǒng)的機(jī)會(huì)。近年來(lái)，電力二次設(shè)備的設(shè)計(jì)思路呈現(xiàn)出多樣化的趨勢(shì)，這與處理器的多樣化和靈活性的大大提高密不可分。隨著智能化技術(shù)需求的發(fā)展，數(shù)據(jù)處理能力、通信處理能力要求日益提高，而且產(chǎn)品的多規(guī)格、多標(biāo)準(zhǔn)共存的現(xiàn)實(shí)要求方案越來(lái)越高的設(shè)計(jì)靈活性，工程師們又開始把關(guān)注的目光轉(zhuǎn)移到DSP技術(shù)。DSP+MCU的雙處理器方案解決了系統(tǒng)的控制和運(yùn)算需求，但由此增加的開發(fā)復(fù)雜性、BOM成本帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

（一） 匯聚式處理器的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

電力設(shè)備全球領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)西門子對(duì)智能電網(wǎng)的一個(gè)重要觀點(diǎn)就是靈活性—不僅滿足客戶當(dāng)前的需求，同時(shí)能應(yīng)對(duì)未來(lái)發(fā)展的變革與挑戰(zhàn)。事實(shí)上，這種靈活性的要求涉及到智能電網(wǎng)相關(guān)的所有基礎(chǔ)設(shè)備，電力設(shè)備企業(yè)在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，應(yīng)對(duì)智能電網(wǎng)市場(chǎng)需求的變革和挑戰(zhàn)將成為主旋律。

傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)轉(zhuǎn)變，要求電力設(shè)備具有更強(qiáng)的接口能力、通信能力和數(shù)據(jù)處理能力，這對(duì)電力設(shè)備的硬件方案平臺(tái)的選擇提出了極高的要求，這也應(yīng)對(duì)了當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用和測(cè)試測(cè)量支持以太網(wǎng)/無(wú)線連接實(shí)現(xiàn)易用性、針對(duì)高品質(zhì)測(cè)量的簡(jiǎn)單連接、系統(tǒng)的可編程靈活性、從8/16向32位解決方案轉(zhuǎn)移的發(fā)展趨勢(shì)。此外，由于電網(wǎng)是封閉的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)涉及到國(guó)計(jì)民生的重大安全問題，智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在全球很難實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，多種標(biāo)準(zhǔn)共存將是必然。為此，能靈活滿足多種標(biāo)準(zhǔn)和功能要求的產(chǎn)品方案非常重要，這使得結(jié)合了MCU和DSP優(yōu)勢(shì)、具有軟件設(shè)計(jì)靈活性和強(qiáng)大處理能力的匯聚式處理器方案平臺(tái)具有明顯優(yōu)勢(shì)。

圖2：MCU、DSP和ASIC方案靈活性與運(yùn)算能力比較。

Blackfin是ADI公司推出匯聚式處理器，基于由ADI和Intel公司聯(lián)合開發(fā)的微信號(hào)架構(gòu)，它將一個(gè)32位RISC型指令集和雙16位乘法累加信號(hào)處理功能與通用型微控制器所具有的易用性組合在一起。這種獨(dú)特匯聚式架構(gòu)很適合于全信號(hào)處理/分析能力要求，同時(shí)還可在單內(nèi)核器件上提供高效控制任務(wù)執(zhí)行能力。這種匯聚架構(gòu)非常符合包括智能電表在內(nèi)的智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)處理、各種高性能算法（如諧波分析）、通信功能的軟件實(shí)現(xiàn)，以及對(duì)各種系統(tǒng)控制功能的支持。

基于Blackfin處理器的方案可以方便地利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)不同電力計(jì)量相關(guān)協(xié)議和各種通信協(xié)議算法，以及滿足各種功能組合要求。Blackfin處理器的強(qiáng)大處理能力使電力設(shè)備制造商能輕松實(shí)現(xiàn)各種通用或定制化的功能，能夠在不改變(或很少改變)硬件的情況下迅速適應(yīng)不斷發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)和新型功能要求，并大大降低產(chǎn)品研發(fā)和制造成本。

自從2001年推出第一款匯聚式處理器產(chǎn)品，ADI公司先后共推出了若干系列、數(shù)十款具有各種功能組合和性能特點(diǎn)的產(chǎn)品，從300MHz對(duì)756MHz，從單核架構(gòu)到雙核架構(gòu)，價(jià)格最低低至5美元以下。強(qiáng)大的處理能力、高性能以及低成本特點(diǎn)符合電力二次設(shè)備市場(chǎng)的發(fā)展方向。

在外設(shè)上，Blackfin系列提供了豐富的選擇，包括片內(nèi)Flash、SDRAM或DDR控制器、并行接口PPI、異步串行接口UART、同步串行接口SPORT、串行主從控制接口SPI、I2C、通用定時(shí)器、看門狗、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、GPIO管腳等，從而給客戶提供了極大的設(shè)計(jì)便利性和豐富的可用片上設(shè)計(jì)資源。

ADI還提供業(yè)界一流的工具、初學(xué)套件與支持，包括熟知的、能夠支持其他Blackfin處理器的ADI CROSSCORE軟件與硬件工具，這些工具包括VisualDSP++集成開發(fā)與調(diào)試環(huán)境(IDDE)、仿真器，以及EZ-KIT Lite評(píng)估版硬件。由于Blackfin提供了完整的硬件參考設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)環(huán)境，使得電力二次設(shè)備客戶無(wú)論是移植老的應(yīng)用方案還是重新開發(fā)新的應(yīng)用方案，都非常方便。

同時(shí)，ADI在傳感器（如電表計(jì)量芯片）、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器以及電力線通信等領(lǐng)域具有全球領(lǐng)先地位，基于Blackfin處理器的優(yōu)化系統(tǒng)方案平臺(tái)和ADI領(lǐng)先的模擬器件技術(shù)及電力線通信技術(shù)，從而有利于形成一個(gè)無(wú)縫連接的高性能元器件平臺(tái)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)功能和性能的最優(yōu)化。