高性能MCU及參考設計為國網電表量身定做

　電表位于從發電到用電整個流程的終端，是未來更高效的智能電網建設的重要環節之一。作為全球規模領先的電力公司，中國國家電網（State Grid）公司對智能電網進行了全新的規劃。隨著2009年10月電表新標準的推出，飛思卡爾半導體（Freescale）因應市場需求推出專供國家電網應用的新一代智能微控制器MZ系列。

　　采用S08內核的MZ系列MCU具備低成本和價格競爭力，其中9S08MZ60、9S08MZ96、9S08MZ128、51MZ256可實現靈活解決方案，非常適用于單項電表。

　　飛思卡爾半導體微控制器事業部亞太區市場部總監曾勁濤介紹道，中國國網新標準為單相電表設計提出的一系列要求使其方案具備一些獨特的特點，例如：基本計量功能增加、費控功能復雜、具備多種抄表通訊模式，以及外殼模具統一、電子線路布局布線位置相對固定等。

　　“在充分研究新標準有關電表設計要求的基礎上，飛思卡爾推出MZ系列MCU和完整的電表參考設計，為中國國網電表量身定做”，曾勁濤說，該系列8位處理器芯片集成60KB、96KB或128KB閃存，提供64引腳LQFP封裝。MZ系列微控制器還提供32位處理器芯片，集成256KB閃存。MZ系列中的所有芯片都可以實現64引腳芯片完全兼容，用戶無需修改PCB布線就能進行產品升級。所提供的一站式參考設計包含必要的硬件和軟件，完全符合國網新標準，可大大簡化智能電表開發，加快產品上市速度。

　　在實時時鐘方面，產品外置RTC芯片和MCU通過I2C總線控制，讀取時鐘參數，可實現單片機自身內部時鐘的頻率校準；在計量部分，采用外置計量芯片。MCU通過SPI總線對芯片進行配置和數據讀取，并與軟件配合來實現軟件校表，實現電流和電壓的零偏校準。此外，在數據通訊方面，RS485通訊支持最高速率19200bps，而紅外抄表通訊可支持1200/2400bps，載波通訊基于片上硬件SCI模塊可實現MCU和載波模塊之間的9600bps串行通信。交流掉電后MCU進入電池供電的低功耗休眠模式。通過內部實時計數器定時喚醒，整個系統功耗可低于7μA。

　　專為國家電網設計的MZ系列MCU在芯片設計上有很多獨到之處，曾勁濤舉例說，多種Flash容量可供不同需求的客戶選擇，不同產品間的引腳兼容性讓客戶的軟件設計更加靈活。分立的LCD及其驅動芯片的優勢十分明顯，如選擇帶片上LCD的MCU，會造成MCU上帶有太多的LCD引腳連接，印版布線非常麻煩；不合理的布局布線又往往容易造成整體EMC和ESD性能降低，且缺乏后續系統擴充或移植的靈活性。科學的布線使ESD降到最低；采用5V供電雖然高于低電壓3V的水平，但由于計量芯片、載波模塊都要求5V電壓，因此避免了內部的電壓轉換（Level-Shift），在保證低成本的前提下使穩定性大幅提高，大大方便系統設計。

　　飛思卡爾參考設計采用64K字節EEPROM為主，附設2M字節串行Flash擴充，滿足需要增強外圍設備、提高性能、增加存儲容量和改進系統安全的應用需要；在電源設計方面，MCU主板和前端計量板直接共地，交流供電和電池供電通過簡單的二極管通路切換，交流供電及電池電壓可以直接送片上ADC進行掉電檢測，可省去一般設計用于掉電檢測和電池檢測的電壓比較器。曾勁濤還表示，MZ系列的多處創新設計可充分降低功耗和資源占用。例如抄表的動作需要占用較多的資源，有時甚至需要1KB的存儲。如果這1KB永遠被系統占用，則造成很大的浪費。飛思卡爾采用"事件驅動"的方式，即系統會感知抄表的具體動作；而只有在動作發生后，相應的RAM等才會發生分配，可使資源實現優化，降低成本。