基于ARM的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集器設(shè)計(jì)
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中級和高級數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
較之入門級數(shù)據(jù)采集器，中級和高級數(shù)據(jù)采集器都具有更廣泛的功能。高級與中級的區(qū)別通常在于CPU的速度。也就是說，高級數(shù)據(jù)采集器一般需要更快的CPU速度，而這對微控制器配置至關(guān)重要。
高級數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)框圖和資源要求
高級數(shù)據(jù)采集器常用于更復(fù)雜的住宅設(shè)置和三相工業(yè)應(yīng)用中。計(jì)算需求越高，CPU性能要求也越高。200 MHz以上主頻通常是最佳選擇。高級數(shù)據(jù)采集器還具備更先進(jìn)的通信和控制功能，如以太網(wǎng)和Wi-Fi、用于交互式顯示的LCD接口以及供本地?cái)?shù)據(jù)下載的USB主機(jī)。這些新增功能需要更多閃存與系統(tǒng)內(nèi)存，且需要實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）。圖3給出了示例功能框圖。
圖3 用于高級數(shù)據(jù)采集器的微控制器配置示例
圖4 用于中級數(shù)據(jù)采集器的微控制器配置示例本文引用地址：http://2s4d.com/article/148260.htm
高級數(shù)據(jù)采集器元件選舉及考量
對于圖3的應(yīng)用方案，恩智浦LPC3250系列不失為一個(gè)很好的選擇。該系列采用ARM9 CPU內(nèi)核，其運(yùn)行速度高達(dá)266 MHz，同時(shí)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(gè)UART、1個(gè)帶專用DMA控制器的10/100 G以太網(wǎng)MAC、1個(gè)具有全速主機(jī)和設(shè)備性能的USB OTG、1個(gè)RTC，以及1個(gè)靈活的可支持STN和TFT面板的LCD控制器。
圖3的配置為三芯片解決方案，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(shí)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，這也正符合了中級解決方案的要求，如圖4所示。
中級數(shù)據(jù)采集器元件選舉及考量
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，所以在PCB方面可節(jié)省高達(dá)2~3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)采集器更適合于以犧牲系統(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(cuò)的選擇，如以太網(wǎng)實(shí)時(shí)通信可用于控制用戶電源開與閉，或用于報(bào)告狀態(tài)變化（顯示設(shè)備篡改）等。
恩智浦LPC1760系列非常適合中級數(shù)據(jù)采集器。該系列采用ARM Cortex-M3 CPU，主頻高達(dá)100 MHz，且包括最大64 KB的SRAM和512 KB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。
數(shù)據(jù)采集器執(zhí)行了提高電網(wǎng)智能化的重要任務(wù)。選擇合適的32 bit微控制器可簡化開發(fā)步驟，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。選擇微控制器時(shí)，工程師應(yīng)考慮片上資源，也應(yīng)考慮其他設(shè)計(jì)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(jià)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)組合及滿足系統(tǒng)需求，是各種住宅甚至是工業(yè)用數(shù)據(jù)采集器設(shè)計(jì)的理想選擇。
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