作為智能電表的大腦，MCU一直都是最重要的模塊，它負責(zé)著采樣數(shù)據(jù)的處理、顯示，也負責(zé)著對外數(shù)據(jù)流的交換，可以說它的性能直接決定了智能電表的性能。計量，作為電表最基本也是最重要的一個功能，它在智能電網(wǎng)的過程起著舉足輕重的作用。當(dāng)然，作為智能電表，我們對它有了更多要求，而它如何能滿足人們多樣化的需求呢?首先，它必須要有一顆堅強的“芯”——MCU。

下面我們就來看下幾大主流廠商的代表芯片都有哪些？

德州儀器（TI）

在智能電表領(lǐng)域，德州儀器（TI）公司擁有超過15年的經(jīng)驗，其智能電表方案團隊遍布全球，在市場營銷、業(yè)務(wù)拓展、系統(tǒng)/應(yīng)用、軟件團隊、標(biāo)準(zhǔn)化及政府關(guān)系方面實力優(yōu)異。

防竊電解決方案—MSP430F471xx系列

德州儀器（TI）的MSP430單片機系列集成了ACD，LCD液晶驅(qū)動和Flash Memory等，相當(dāng)于是集合了電能計量芯片和MCU。這一系列芯片最突出的特點是高性能、低功耗，并且能簡化PCB板線路。MSP430F471xx系列是超低功耗微控制器，有6或7個16位sigma-delta A/D轉(zhuǎn)換器，主要用于多相電表設(shè)計。每路可作為差分輸入對和有可編程輸入增益。此外還集成了兩個16位計時器,四個通用串行通信接(USCI)，DMA，68個I/O引腳和具有對比度控制的LCD驅(qū)動器。此項設(shè)計能有效防竊電。

智能抄表—AM335X

AM335X是TI基于 ARM Cortex-A8內(nèi)核的AM335X微處理器，在圖像、圖形處理、外設(shè)和諸如 EtherCAT 和 PROFIBUS 的工業(yè)接口選項方面進行了增強。此MCU用來設(shè)計智能抄表。

AM335X功能方框圖

AM335X的優(yōu)點：

1、該器件是最便宜的Cortex A8 處理芯片，這個對中國市場至關(guān)重要 ,甚至是決定性的因素

2、TI 史上公開資料最全的一個芯片

3、產(chǎn)品定位最清晰的一個，工業(yè)控制MCU

4、唯一一個集成2個MAC的 MCU

5、目前唯一支持Androd 4.0, 而且同時支持3個操作系統(tǒng)

智能抄表方案特性 :基于CM-AM335X工控核心板的手持設(shè)備開發(fā)底板，支持3G或者GPRS通訊，支持GPS定位，總線擴展500M像素攝像頭，支持LCD顯示輸出，支持鋰電池供電及充電，低功耗設(shè)計，一鍵實現(xiàn)開關(guān)機、休眠、喚醒，支持Android 4.1.2和Linux 3.2.0 。

意法半導(dǎo)體ST

模塊化智能電表—STPMC1和STPMS1/S2

意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics， ST）的STPMC1和STPMS1/S2多相電表芯片組，可支持IEC和ANSI兩大國際標(biāo)準(zhǔn)組織的0.2級50-60Hz AC瓦特計標(biāo)準(zhǔn)。

其中， STMPC1量測芯片共有5個輸入信道，其中三個信道用于接收三相調(diào)變器傳送的數(shù)字測量數(shù)據(jù)，第4個信道可用于連接防盜電傳感器或溫度傳感器，第5條信道接收霍耳（Hall）傳感器的磁場訊號。該產(chǎn)品的配置和校準(zhǔn)可支持所有的國際配電標(biāo)準(zhǔn)。它支持羅可夫斯基線圈（Rogowski coil）、變流器、分流器或霍耳電流傳感器無漣波（Ripple-free）能源算法，提供用于配置和校準(zhǔn)的OTP內(nèi)存和SPI接口。

STPMS1/S2是雙Δ-Σ調(diào)變器，具備可編程放大器、截波穩(wěn)定、低噪音、低偏移電壓等特性，精密參考電壓為最大1.23V和30ppm/℃，可支持IEC和ANSI的0.2級AC瓦特計標(biāo)準(zhǔn)。

一般來說，智能電表有兩大功能模塊：檢測電流和電壓訊號的高準(zhǔn)確度調(diào)變器和計算用電量的專用功率量測處理器。在今后幾年，智能電表量測功能還會被廣泛用于家電、空調(diào)及電源系統(tǒng)。如意法半導(dǎo)體現(xiàn)有的解決方案 STPM01、STPM10及和STPM11/12/13/14的單相電表芯片則在單一芯片內(nèi)整合了這兩大功能。

確保電費帳單準(zhǔn)確無誤—STPM3*

以意法半導(dǎo)體的STPM32、STPM33和STPM34芯片為基礎(chǔ)的電表將能夠協(xié)助公共事業(yè)最大幅度地避免收入損失，即使面對的是最精打細算的用戶，仍能確保電費帳單準(zhǔn)確無誤。

STPM32、STPM33 和STPM34分別提供2、3和4條獨立通道，適用于單相或多相AC供電系統(tǒng)。

通過在芯片上執(zhí)行電力品質(zhì)運算，包括RMS電壓和電流測量、視在功率計算（apparent-energy computation）、欠壓/過壓偵測，新電表芯片可降低電表主處理器負荷，從而簡化軟件設(shè)計。STPM33和STPM34的零相防盜電偵測（Neutral-phase tamper detection）功能有助于進一步簡化電表設(shè)計，提高系統(tǒng)安全性。STPM34還可在單相系統(tǒng)（single-phase system）和多相系統(tǒng)（multi-phase systems）中計算視在功率 。

STPM3產(chǎn)品集成的重要功能可簡化硬件設(shè)計，減少外部元件的數(shù)量及降低印刷電路板的占板空間。新的電表芯片可測量DC頻率，同時3.6kHz的3dB寬頻寬可精確測量諧波頻率，為電力品質(zhì)計費提供保障。

STCOMET

STCOMET可簡化智能電表設(shè)計，在單片上集成關(guān)鍵的電表功能，包括符合主要智能電表行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電力線通信(PLC,powerline communication)調(diào)制解調(diào)器。

意法半導(dǎo)體STCOMET產(chǎn)品家族擴展成四款產(chǎn)品，讓設(shè)計工程師能夠根據(jù)不同地區(qū)和市場的需求靈活地調(diào)整最終應(yīng)用系統(tǒng)。STCOMET05及STCOMET10集成512KB/1MB程序閃存以及應(yīng)用處理子系統(tǒng)、有隱私和入侵保護的專用安全引擎、高精度的電表前端電路和PLC模塊。

其中STCOMET10系統(tǒng)芯片融合意法半導(dǎo)體在電力線通信和智能電表領(lǐng)域20余年和制造9000多萬顆芯片所積累的豐富經(jīng)驗，STCOMET10系統(tǒng)芯片融合意法半導(dǎo)體在電力線通信和智能電表領(lǐng)域20余年和制造9000多萬顆芯片所積累的豐富經(jīng)驗，其集成度水平在業(yè)內(nèi)前所未有。

STCOMET10系統(tǒng)芯片的特性包括多協(xié)議管理專用的完全可編程的電力線通信信號處理引擎；先進的集成閃存和RAM的基于ARM® Cortex™-M4的應(yīng)用處理子系統(tǒng)；高精度的3通道模擬數(shù)字電表測量前端和安全引擎。尤其這款智能電表系統(tǒng)芯片可支持重要的PLC通信協(xié)議例如，METERS AND MORE®, G3-PLC®, IEEE 1901.2和PRIME®。該芯片的靈活性和廣泛的協(xié)議支持運營商在全球部署并遠程配置智能電表，支持未來的新協(xié)議，在電表使用壽命內(nèi)最大限度降低擁有成本。

采用獨一無二的模塊化和集成化混合信號設(shè)計，STCOMET10在一顆芯片上集成最高的系統(tǒng)靈活性和可編程能力以及最高的性能，能夠滿足專用智能電表功的需求。

STCOMET現(xiàn)已通過了所有全球現(xiàn)行的主要認證標(biāo)準(zhǔn)。

飛思卡爾（隸屬于NXP）

作為智能電表市場解決方案的重要供應(yīng)商，飛思卡爾的 MZ 系列微控制器、 ColdFire MCU 以及 DSC 系列等，都成為市場上極為流行的智能電表解決方案的首選。

飛思卡爾具有豐富的智能計量解決方案：如先進智能儀表解決方案，能夠執(zhí)行各種計量、控制和通信功能。比如，基于飛思卡爾 EM 系列最高端的 MCF51EM256 的多相電表參考設(shè)計。該設(shè)計中包含必要的硬件和軟件，使智能電表的開發(fā)變得更迅速、便捷。

MCF51EM256

飛思卡爾的MCF51EM256微控制器是防止篡改電表專用的，MCF51EM256基于ColdFire V1的微控制器，具有256K閃存、四個高精度16位的SAR ADC，可以在所有相位同時測量電流和電壓，以及中性電流。微控制器包括一個獨立的RTC（iRTC），同時鐘一樣，它有自己的電源域，因此和其它系統(tǒng)組件是分開的。大多數(shù)的防篡改特性都在iRTC中實施。它將幾大防篡改特性集成于一個芯片，大大減少了客戶的材料賬單（BoM）成本，又能有效地防止篡改現(xiàn)象。

MCF51EM256還包括一個LCD驅(qū)動模塊、一系列如 IIC、SCI、SPI、可編程比較器和AMR SPI/SCI模塊等通信外圍設(shè)備。

MCF51EM256的防篡改特性：

u 帶有獨立電源域的RTC

u 電池移除或電力故障下的保護

u 檢測系統(tǒng)的外部篡改

u 篡改事件時間戳

u iRTC補償

u 防止惡意代碼更改RTC注冊設(shè)置

u 強大單向計數(shù)器的單調(diào)計數(shù)

MCF51EM256非常適合電表應(yīng)用，尤其是單相和多相電表，對聯(lián)網(wǎng)的和非聯(lián)網(wǎng)的同樣適用。

 MC9S08GW

MC9S08GW 系列是計量專用的 LCD MCU ，是基于經(jīng)過驗證的 S08 內(nèi)核的低功耗 8 位 MCU 系列，適用于單相電表和流量表、煤氣表、水表以及熱表等的應(yīng)用。 MC9S08GW 具有兩個獨立的 16 位 SAR ADC （含可編程延遲塊），以及可對煤氣和水流量進行傳感器自動解碼的位置計數(shù)器，使該系列適合各種表類的應(yīng)用。

憑借多年對智能電網(wǎng)行業(yè)的關(guān)注和研究，飛思卡爾在整合全球研發(fā)力量的基礎(chǔ)上，不斷推出能夠促進電能管理行業(yè)發(fā)展的各種創(chuàng)新技術(shù)，其諸多 “ 電表參考設(shè)計 ” 完整解決方案可為開發(fā)者提供完整的即插即用解決方案，不僅能降低成本和加快面市時間，更將加速一體化智能電網(wǎng)的建設(shè)。

Atmel

SMART SAM4C32

Atmel公司的SMART SAM4C微控制器是系統(tǒng)級芯片解決方案，用于智能電源應(yīng)用，它是基于兩個高性能的32位ARM Cortex-M4 RISC處理器構(gòu)建。這些器件最高運行速度為120MHz，同時具有高達2MB的嵌入式閃存、304KB的SRAM和片上高速緩存（每個核）。

SMART SAM4C微控制器外設(shè)集包括先進的加密引擎、防篡改浮點單元（FPU）、USB全速主機/設(shè)備端口、5個USART、2個UART、2個TWIs、最多七個SPI，1個PWM定時器，2個3通道通用16位定時器、校準(zhǔn)低功耗RTC（備份域運行，最低0.5μA）和一個50×6分段LCD控制器。

其中SMART SAM4C32 MCU是用于智能電網(wǎng)的系統(tǒng)級芯(SoC),具有兩個高性能32位ARM® Cortex®-M4 RISC處理器,工作頻率120MHz,高達2MB嵌入閃存,304KB SRAM和用于每個內(nèi)核的高速緩存.器件集成了先進的加密引擎,防竊電,浮點單元(FPU),USB全速主/器件端口,5個USART,2個UART,2個TWI,多達7個SPI和PWM定時器,2個3路通用16位定時器.

Atmel還有從6腳Atmel tinyAVR到 megaAVR, AVR XMEGA, 32位 AVR、Cortex-M3、ARM7以及400MHz ARM9等眾多8位和32位微控制器。

ADI

ADE9153系列

ADE7953，它能使智能電表具備更強大的防竊電功能，提高客戶計費精度，并且降低電力公司的運營成本。

ADE7953單相電表評估板外形圖
 

ADE7953適合全世界的單相計量應(yīng)用，在3000:1的動態(tài)范圍內(nèi)，其有功和無功功率計算誤差小于0.1%，精度堪稱業(yè)界最高。對于零線電流，其在1000:1動態(tài)范圍內(nèi)的有功和無功功率計算誤差小于0.1%。利用零線電流測量功能，可以實現(xiàn)電表竊電檢測和更高的計費精度。這款新器件還能夠測量視在功率以及均方根電壓和電流。

此外，它還能提供波形采樣、瞬時功率讀數(shù)和電能質(zhì)量指示，包括電壓驟降、峰值電壓和峰值電流等。ADE7953內(nèi)置三個 Σ-Δ型 ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）和一個高精度計量引擎。各輸入通道均支持獨立且靈活的增益級，因此 ADE7953電能計量 IC 適合與各種電流傳感器一起使用，如低阻值分流電阻和電流變壓器等。兩個片內(nèi)積分器也有助于將 di/dt 傳感器用于電流輸入。

國內(nèi)：寧波三星電氣DSZ188

DSZ188三相智能電能表采用高性能計量芯片，能實現(xiàn)小電流計量精度高，溫度、頻率變差小的優(yōu)勢，具有性能穩(wěn)定、功能豐富、抗干擾能力強的特征，在操作便捷、自檢糾錯、數(shù)據(jù)安全及用電異常分析等方面精心設(shè)計，支持交直流自適應(yīng)輔助電源供電。其采用全密封的結(jié)構(gòu)及外殼，可以滿足嚴酷的高低溫交變濕熱環(huán)境應(yīng)用。電池盒與編程按鍵可以分別進行鉛封，便于供電部門的管理。

主要功能：

1、寬視角、大屏幕液晶顯示，具有豐富的狀態(tài)指示與漢字輔助提示信息；

2、雙路RS-485、遠紅外通訊接口，相互獨立；

3、分時計量正向有功電量、反向有功電量、四象限無功電量，支持組合有功及四象限無功任意組合；計量分相的正向有功、反向有功和四象限無功電量；

4、分時計量正向有功、反向有功和四象限無功最大需量及發(fā)生時間；

5、最多可存儲13個月歷史電能和需量記錄，電量數(shù)據(jù)支持最多一月三次結(jié)算；

小結(jié)

電表因為應(yīng)用的特殊要求，對能耗要求較高，所以各家的超低功耗產(chǎn)品也是必須特別提一下的。如飛思卡爾的S08GW系列、S08LL系列，意法半導(dǎo)體的STM8L、STM32L系列，德州儀器的MSP430AFE2xx以及MSP430FE47X2系列，Atmel運用picoPower技術(shù)的tinyAVR、megaAVR和AVR XMEGA系列。
 

而在功能模塊SoC方案上，德州儀器似乎做的更好，低成本的MSP430FE47x2 MCU通過將 ESP 能量計算引擎與 2x16 位 Σ-Δ ADC、128 段 LCD 驅(qū)動器、高達 32KB 的閃存與 1KB 的 RAM、實時時鐘集成在一起，使得MCU 在系統(tǒng)組件上縮減到原來的五分之一。