单相能量计变得更简单更先进
能量计正迅速发展,从机电式费拉里计数器发展为全面的电子表。电子表能够实现自动抄表 (AMR) 及许多其它功能,包括提高测量精度,并能测量以前无法测量的功率因数等参数。此外,它的通信潜力几乎无限,这就使公共设施服务供应商实现多费率账单编制、智能卡预支付、远程数据管理以及其它尚待设想的功能成为可能。
第一代电子电表包括多个集成电路,如专用的定制模拟前端、用于处理的定制 ASIC、基本的微控制器、某些非易失存储器、专用的实时时钟芯片以及专用的显示驱动器。但这些定制与分开的系统相当昂贵,而且定制器件风险也总是很大。新一代电子表将建立在专用标准产品 (ASSP) 上,其集成了仪表的大多数或所有功能块,成本更低,性能更强,而且由于简单还可加快产品上市进程。
德州仪器 (TI)MSP430FE42x 系列的单相电子电表超低功率测量微控制器就是其中的一个实例。MSP430FE42x 器件在单芯片上集成了仪表的所有功能。使用上述器件可将电表芯片数量从五个减至一个。这样的集成度使得系统设计人员能够致力于产品功能的开发,努力使产品独树一帜,而不必为基本的电子测量功能操心。
完整的封装MSP430FE42x 集成了一个 16 位基于闪存的 MCU 以及用于显示与 AMR 通信的附加外设。为了优化能量处理,MSP430FE42x 提供的计量功能是专用的嵌入式信号处理器 (ESP),称作 ESP430CE1。ESP430CE1 自动进行传送进来模拟信号的增强、采样与转换,并计算瞬时与平均功率以及其它数个参数,如功率因数、表观功率、无功功率等。这就解放了主中央处理器 (CPU) 及其集成闪存（高达 32kB）和 1kB RAM,可用于实现独特的应用功能。MSP430FE42x 结构图见图 2。
>CPU 可提供每秒 800 万指令 (MIPs) 的性能,即使对最复杂的 AMR 与通信功能而言也足够了。此外,集成闪存可自编程,因此系统可不再需要外部非易失存储器（通常用于校准数据与单位确认）。校准数据、串行数字乃至能量消耗数据都直接存储于集成闪存中。设计人员还可获得额外的集成外设,例如两个 16 位计时器、PWM 输出功能、一个用于串行通信的USART,一个用于自动防护运行的看门狗定时器,一个高度灵活的带有晶体故障检测的计时系统、一个 128 段 LCD 控制器、一个集成电源电压监控器,以及专利的超低功率电力减弱检测器（所需的电流消耗小于 50 纳安）。无需外部器件,这样的外设组合即可在片上实施红外线或射频等各种先进的通信功能。
嵌入式信号处理器
