智能電表一直是炒的比較熱的話題,，而各大半導(dǎo)體廠商也是借著這股勢頭紛紛在推薦自己的產(chǎn)品和方案，今天就為大家簡單介紹下各家在智能電表領(lǐng)域的主要產(chǎn)品,。
智能電網(wǎng)框圖
忍不住又用到了飛思卡爾官網(wǎng)上的這張貼圖,，雖然圖上的標(biāo)注并不一定完整，但是它為我們呈現(xiàn)了整個(gè)智能電網(wǎng)的一個(gè)框架,。計(jì)量,，作為電表最基本也是最重要的一個(gè)功能，圖中也醒目的標(biāo)注出了,。當(dāng)然,，作為智能電表，我們對(duì)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(jiān)強(qiáng)的“芯”——mcu,。
控制單元MCU比較
作為智能電表的大腦,，MCU一直都是最重要的模塊，它負(fù)責(zé)著采樣數(shù)據(jù)的處理,、顯示,，也負(fù)責(zé)著對(duì)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,。從目前主要的智能電表方案來看,，所用的MCU基本都包括了液晶顯示接口，RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘,，各類通信接口,，如RS485，PLC,，無線模塊等,，當(dāng)然針對(duì)不同價(jià)位的方案，配置也略有差異,。下面看下主要半導(dǎo)體廠商的MCU產(chǎn)品：
1） 飛思卡爾,，針對(duì)低、中、高端智能電表要求,，飛思卡爾有S08MZ,、S08GW系列，MCF51EM系列,，以及Kinetis K30系列,。飛思卡爾提供了8位和32位的微控制器解決方案，特別是MZ系列微控制器,，是專門為中國智能電網(wǎng)的新標(biāo)準(zhǔn)定制的,。
2） 意法半導(dǎo)體，同樣也是8位和32位的MCU解決方案,。STM8L低功耗系列主攻低端市場,，STM32系列以及可以配置的微處理器SPEAr系列負(fù)責(zé)中高端市場。
3） 德州儀器,，MSP430系列,，是超低功耗的16位微控制器方案。
4） 愛特梅爾,，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,。
從各家推出的方案來看,，基本都是用8位控制器來做低端市場，中高端用32位控制器來做方案,；而德州儀器主推16位MSP430系列來針對(duì)智能電表市場,，對(duì)應(yīng)低端市場，它有MSP430AFE2系列的產(chǎn)品,，而對(duì)應(yīng)中高端，它也有4系列的產(chǎn)品,，與其他家相比只是市場策略不同而已,。
電表因?yàn)閼?yīng)用的特殊要求，對(duì)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,，愛特梅爾運(yùn)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(jì)算引擎與 2x16 位 Σ-Δ ADC,、128 段 LCD 驅(qū)動(dòng)器、高達(dá) 32KB 的閃存與 1KB 的 RAM,、實(shí)時(shí)時(shí)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。
MSP430FE47x2 MCU SoC方案使得MCU 在系統(tǒng)組件上縮減到原來的五分之一
通信方案比較
目前國內(nèi)用得是RS485或者PLC載波通信方式,。485通信需要另外布線,，施工量太大，不方便大范圍實(shí)施,；而載波通信目前國內(nèi)完全是窄帶的FSK載波,，這也存著不少問題，首先電力線的負(fù)載特性影響較大,，容易造成通信信道的不穩(wěn)定不可靠,，而且FSK載波方案的傳輸速率不夠，達(dá)不到實(shí)時(shí)通訊的要求,。
目前中東和歐洲正在部署PRIME或G3的標(biāo)準(zhǔn),，這是一種OFDM的載波通訊方式，速率在20K-100K能夠保障實(shí)時(shí)通訊的要求,，這也是很多公司在推的一種方案,；而針對(duì)目前的FSK調(diào)制技術(shù)，也有一些改進(jìn)方案,，以安森美半導(dǎo)體的S-FSK調(diào)制技術(shù)為例,，針對(duì)電力線的特點(diǎn)，采用S-FSK和ASK自動(dòng)切換的方式來應(yīng)對(duì)最常見的窄帶干擾,。一般情況下,，PLC Modem工作在所謂S-FSK調(diào)制方式：兩個(gè)載頻分開的較遠(yuǎn) （>10 kHz）。如果有窄帶干擾影響了某一個(gè)載頻,，Modem還可以利用另一個(gè)載頻通信,。此時(shí)Modem工作在ASK調(diào)制方式。下面我們具體來看各家的產(chǎn)品：
1） 飛思卡爾,，針對(duì)OFDM,、S-FSK兩種載波方式的MC13260通信芯片；
2） 意法半導(dǎo)體,，針對(duì)OFDM方式的芯片有ST7590,，B-FSK方式的有ST7538Q、ST7540,，S-FSK方式的有ST7570,，以及針對(duì)B-FSK, B-PSK, Q-PSK, 8-PSK多種調(diào)制方式的ST7580；
3） 愛特梅爾，有針對(duì)OFDM以及完全兼容PRIME通信模塊的ATPL2xx系列,；
4） 美信,，主要在推G3通信方案，產(chǎn)品型號(hào)是MAX2992,，屬于業(yè)內(nèi)首款芯片,；針對(duì)OFDM方式，美信也是業(yè)內(nèi)第一個(gè)推出相應(yīng)芯片的廠商,，型號(hào)是MAX2990,；
5） 德州儀器，基于C2000這個(gè)MCU平臺(tái),，可以靈活的為客戶定制針對(duì)SFSK,，F(xiàn)SK、G3,、PRIME,、P1901.2 OFDM等標(biāo)準(zhǔn)的方案。與其他廠商采用ASIC專用芯片方式不同,，德州儀器采用的是DSP方案,。針對(duì)不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，用戶只要升級(jí)不同的軟件協(xié)議棧就可以推出相對(duì)應(yīng)的方案,，而無需進(jìn)行硬件的更改,。
無線方案中，各家基本以ZigBee為主,，如飛思卡爾的MC13202,、MC1322x，意法半導(dǎo)體的SPZB250,、260等,，德州儀器的CC2520/CC2530，以及CC2500/CC2550等,，當(dāng)然很多MCU本身就SoC無線模塊在里面了,，如STM32W等，這里就不再累贅了,。
安全功能比較
個(gè)人認(rèn)為安全主要包括兩方面，一方面如何保證電表數(shù)據(jù)的安全,，在掉電或其他情況下數(shù)據(jù)不會(huì)丟失,，如何能夠防止篡改；另一方面,，如何保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，如何保證數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)個(gè)人用戶的一些隱私信息是否安全等等。
目前的智能電表中都有ESAM安全模塊，基本可以滿足上述要求,。而各家半導(dǎo)體廠商又都有哪些方案和產(chǎn)品來確保安全呢,，具體來看下：
1） 在防篡改方面，飛思卡爾有多種傳感器可供選擇,，如加速度傳感器NMA745xL,，接近傳感器MC33941，壓力傳感器MP3V5004等,；
2） 意法半導(dǎo)體在RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）有專用的管理芯片M41ST87W,；當(dāng)然一些MCU本身都帶RTC模塊，如飛思卡爾的MCF51EM256等等,，也就不需要單獨(dú)的管理芯片了,。
3） 德州儀器的ZigBee無線通信芯片是帶有AES128加密模塊的，而且其給用戶提供了多種加密算法,，客戶可以靈活的選用和配置,。
智能電表因?yàn)檎鲗?dǎo)比例較大，所以與其他領(lǐng)域相比增長還是相對(duì)穩(wěn)定,，這也是各大半導(dǎo)體廠商競相追逐這塊市場的主要原因,。
從產(chǎn)品和技術(shù)來看，各家也各有優(yōu)勢,，比如飛思卡爾,，產(chǎn)品線比較全，智能電網(wǎng)大概念的產(chǎn)品它都有涉及,，而且在傳感器方面的優(yōu)勢,，為智能電表在安全方面的設(shè)計(jì)提供了多種傳感器作選擇；意法半導(dǎo)體,，提供了多系列的單片機(jī)選擇方案,，而且各種功率模塊、電源芯片也為智能電表設(shè)計(jì)提供了多種選擇,；德州儀器,，MSP430，無論在功耗,、還是性價(jià)比上都是智能電表方案中相當(dāng)有競爭力的產(chǎn)品,，而且德州儀器的很多SoC方案為產(chǎn)品設(shè)計(jì)更小、成本更低提供了可能,。而且這些廠商都積極參與到各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的制定中去,，為智能電表的更加完善提供助力。
其他一些半導(dǎo)體廠商也專注著一些特定的領(lǐng)域,，相信它們在不久的將來在智能電表領(lǐng)域,，也會(huì)有自己的一席之地,。