適合智能電網(wǎng)工業(yè)應(yīng)用的ARM解決方案

對于這樣一個方案，恩智浦LPC32x0系列不失為一個很好的選擇。該系列采用ARM9CPU內(nèi)核，其運(yùn)行速度高達(dá)266MHz，同時采用矢量浮點(diǎn)(VFP)協(xié)處理器用于高級算術(shù)運(yùn)算。此外，還提供了必要的外設(shè)和接口，包括7個UART、1個帶專用DMA控制器的10/100以太網(wǎng)MAC、1個具有全速主機(jī)和設(shè)備性能的USBOTG、1個RTC，以及1個靈活的可支持STN和TFT面板的LCD控制器。

較之入門級產(chǎn)品，高級數(shù)據(jù)采集器的成本顯著增加。圖3的配置始終為三芯片解決方案，因?yàn)槲⒖刂破餍枰獠縎DRAM和NAND閃存才能形成足夠的存儲器資源。如果系統(tǒng)不需要這么快的CPU時鐘頻率，則選擇一款板載資源充足的微控制器往往更為可取，這也符合了中級解決方案的要求(見圖4)。

相對于高級解決方案，中級數(shù)據(jù)采集器的突出優(yōu)點(diǎn)是成本較低。因?yàn)樾枰^少的組件，這樣在PCB方面可節(jié)省高達(dá)2美元~3美元成本。簡單的配置帶來更好的經(jīng)濟(jì)性，但性能上的局限使得中級數(shù)據(jù)采集器更適合作為入門級的升級產(chǎn)品使用，并非高級解決方案的替代方案。中級數(shù)據(jù)采集器更適合可以犧牲系統(tǒng)功能換取成本的工業(yè)應(yīng)用；對于想提高系統(tǒng)性能的住宅應(yīng)用來說也是不錯的選擇，如以太網(wǎng)實(shí)時通信，可用于控制用戶電源開與閉，或用于報告狀態(tài)變化(顯示設(shè)備篡改)等。

圖4用于中級數(shù)據(jù)采集器的微控制器配置示例

恩智浦LPC1760系列非常適合中級數(shù)據(jù)采集器。該系列采用ARMCortex-M3CPU，主頻高達(dá)100MHz，且包括最大64KB的SRAM和512KB閃存。板載外設(shè)和通信接口也為中級數(shù)據(jù)采集器提供了充足的資源。

結(jié)合使用

對于多設(shè)備和多用戶的智能電網(wǎng)，可以將入門級和中級或高級數(shù)據(jù)采集器結(jié)合使用，從而創(chuàng)建一個更全面的系統(tǒng)。例如，在高層住宅中，數(shù)據(jù)采集可以細(xì)化到樓棟和樓層。每套公寓的電子式電表可以向每個樓層的入門級數(shù)據(jù)采集器提供數(shù)據(jù)；同時采用一系列中級或高級數(shù)據(jù)采集器將各樓層的數(shù)據(jù)合并匯總，從而生成整棟大樓的信息。這樣的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)基于層的數(shù)據(jù)采集和處理，既平衡了工作負(fù)載，同時還實(shí)現(xiàn)了高水平的數(shù)據(jù)粒度和可管理性。

結(jié)論

相對于整個系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集器可能是微不足道的小組件，卻執(zhí)行了提高電網(wǎng)智能化的重要任務(wù)。數(shù)據(jù)采集器除了可從電子式電表池采集數(shù)據(jù)外，也可以配置用于多種實(shí)用操作：檢查輸電質(zhì)量、監(jiān)測電力使用數(shù)據(jù)、提供事件數(shù)據(jù)記錄以及報告系統(tǒng)故障。不論是入門級、中級還是高級數(shù)據(jù)采集器，選擇合適的32位微控制器可簡化開發(fā)步驟，設(shè)計出經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。選擇微控制器時，工程師應(yīng)考慮片上資源，也應(yīng)考慮其它設(shè)計因素，如設(shè)備可靠性(溫度和濕度范圍、數(shù)據(jù)保持能力、電流快速瞬變可靠性、防靜電等)、系統(tǒng)級組件集成、區(qū)分功能(如數(shù)據(jù)加密)，當(dāng)然還有價格因素。恩智浦的ARM解決方案，包括LPC1200、LPC32x0和LPC1760系列，可提供最佳的性能特點(diǎn)組合，是各種住宅和工業(yè)用數(shù)據(jù)采集器設(shè)計的理想選擇。