智能電表：期待SoC出現(xiàn)

北京博納電氣有限公司CTO于立華

2008年國(guó)家電網(wǎng)公司決定在系統(tǒng)內(nèi)全面開(kāi)展“電力用戶(hù)用電信息系統(tǒng)”的建設(shè)，隨即組織了國(guó)網(wǎng)智能電表企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編寫(xiě)，并于2009年10月份開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部和電表制造企業(yè)進(jìn)行了全面宣傳貫徹。2009年年底，國(guó)家電網(wǎng)進(jìn)行了首次智能電表招標(biāo)，2010年，累計(jì)招標(biāo)2700萬(wàn)只，2011年，全國(guó)進(jìn)入了智能表更換高峰期，市場(chǎng)前景非常廣闊。

新智能電表標(biāo)準(zhǔn)對(duì)MCU也提出了更高的要求，具體體現(xiàn)在：更豐富的外部通信接口———RS485，紅外，低壓電力線載波(PLC)，微功率無(wú)線通信；更多的表內(nèi)通信接口———I2C、SPI、ISO7816；更多的功能要求MCU有更強(qiáng)的處理能力和更大的內(nèi)存空間，一般單相表不低于60KB、三相表不低于256KB的程序存儲(chǔ)空間，單相表不小于1KB、三相表不低于16KB的RAM空間，處理能力不小于4MIPS。

智能電表分為單相表和三相表，基本都是由MCU+RTC+LCD驅(qū)動(dòng)器+ESAM(安全芯片)+專(zhuān)用計(jì)量芯片+非易失存儲(chǔ)器(EEFORMFLASHFRAM等)組成，其中單相表一般采用8位MCU，而三相表一般采用16位或32位MCU來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前大家正在積極尋求各種方式實(shí)現(xiàn)更高的集成度，即把更多的外設(shè)集成進(jìn)MCU，形成所謂SoC。業(yè)界一致的看法是，ESAM和PLC以及計(jì)量芯片必須獨(dú)立；LCD驅(qū)動(dòng)器是最容易實(shí)現(xiàn)的，預(yù)計(jì)很快會(huì)在產(chǎn)品中大量使用；外置的非易失存儲(chǔ)器不容易集成而且不同廠家的設(shè)計(jì)使用了不同的容量(出于數(shù)據(jù)安全的考慮，各家的設(shè)計(jì)理念略有不同)；RTC功能是最難以實(shí)現(xiàn)集成的部分，但是由于從價(jià)格考量其是表內(nèi)最昂貴的芯片之一，因此成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，通行的觀點(diǎn)是幾年內(nèi)可以將基于MEMS振蕩器技術(shù)的RTC集成進(jìn)MCU。

國(guó)網(wǎng)智能表標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程綜合了歷史上幾乎所有的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、成熟技術(shù)，以及融合了現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和理念。北京博納公司研發(fā)生產(chǎn)智能電表產(chǎn)品接近20年，對(duì)此類(lèi)產(chǎn)品有著深刻的理解：主體方案差異很小，但是細(xì)節(jié)決定成敗。公司在2007年年初，基于后續(xù)產(chǎn)品發(fā)展的方向，更換了設(shè)計(jì)平臺(tái)(主要指MCU)，過(guò)程中首先規(guī)劃了自己的目標(biāo)需求，然后照例將各主流MCU產(chǎn)品作了全面評(píng)估。在主要性能、價(jià)格差異很小的情況下，飛思卡爾公司的產(chǎn)品由于有獨(dú)立的I2C、SPI總線，內(nèi)部高精度參考源(等效)，高精度RC振蕩器，寬電壓工作范圍，硬件CRC等幾項(xiàng)細(xì)小的功能，同我們預(yù)定目標(biāo)完全吻合而最終被采納。公司將主力產(chǎn)品全面改用新的平臺(tái)設(shè)計(jì)，恰逢2009年國(guó)網(wǎng)新的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)劃的產(chǎn)品也完全適合使用飛思卡爾平臺(tái)，因此沿用至今。同比目前國(guó)網(wǎng)表市場(chǎng)的主流方案，我們使用飛思卡爾的MCU設(shè)計(jì)的方案差異很小，正是前面所述的幾個(gè)細(xì)小的差異，使我們可以完全不必?fù)?dān)心因降低成本的需求而降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)指標(biāo)，同時(shí)由于某些飛思卡爾獨(dú)有的功能，使我們?cè)谲浖煽啃栽O(shè)計(jì)方面有了極大的提升。我們認(rèn)為在常規(guī)主流方案中，飛思卡爾的MCU是最佳的選擇。

對(duì)于未來(lái)智能表的發(fā)展，我們認(rèn)為會(huì)進(jìn)入一A段相對(duì)穩(wěn)定期，除了國(guó)網(wǎng)公司還在尋求更好的通信方式這一不確定因素之外?；谶@一考慮，對(duì)于智能電表制造商而言，更應(yīng)關(guān)注的是如何繼續(xù)提高集成度，借此降低成本，提高生產(chǎn)效率和可靠性。短期內(nèi)，我們希望有將MCU、LCD驅(qū)動(dòng)器和RTC(基于MEMS技術(shù))集成在一起的SoC出現(xiàn)。這需要真正有實(shí)力的半導(dǎo)體廠商認(rèn)真地規(guī)劃并努力投入才有可能實(shí)現(xiàn)。亮點(diǎn)只能短時(shí)吸引眼球，但是只有無(wú)致命短板才能真正占領(lǐng)市場(chǎng)。