智能微控制器MZ系列的中心議題：
??? * 計量正反向有功電量，并測量功率因數(shù)
??? * 支持時段電價或階梯電價，并需增加ESAM芯片以保證費(fèi)控部分的數(shù)據(jù)安全性
??? * 支持多種抄表通訊模式，如紅外、RS-485和電力線載波
??? * 外殼模具統(tǒng)一，液晶屏、LED指示燈、按鍵、紅外抄表和嵌入式載波通訊模塊安裝位置均完全固定
??? * 除電量計量外還增加了大量的管理功能

智能電網(wǎng)作為下一代電網(wǎng)的發(fā)展模式，在全球范圍內(nèi)已獲得廣泛關(guān)注，世界各政府和企業(yè)對于建立智能電網(wǎng)來改進(jìn)電能分配和節(jié)約電能的需求不斷增大，紛紛積極地推進(jìn)建設(shè)工作。作為全球規(guī)模領(lǐng)先的電力公司，中國國家電網(wǎng)公司(中國國網(wǎng))對智能電網(wǎng)進(jìn)行了全新的規(guī)劃。

2009年，中國國家電網(wǎng)公司也宣布未來5年將會投資685億元人民幣，在全國范圍內(nèi)部署1.7億塊智能電表，其中75%為單相電表，25%為三相電表。2009年10月，國家電網(wǎng)公司正式發(fā)布了新的智能電表系列標(biāo)準(zhǔn)，對單相及三相智能電表的型式、技術(shù)和通用功能進(jìn)行了規(guī)范和統(tǒng)一。

伴隨中國國家電網(wǎng)新標(biāo)準(zhǔn)的推出，以及首批智能電表招標(biāo)結(jié)果公示，多家核心處理器供應(yīng)商毫不諱言將主動出擊這一市場，努力提高市場份額。去年2月份iSuppli公司對MCU廠商在中國電表市場中的份額數(shù)據(jù)顯示，NEC和瑞薩兩家日系廠商占60%，Microchip占16%，TI占19%，飛思卡爾占3%。而去年末公布的首輪中標(biāo)結(jié)果來看，飛思卡爾的份額已經(jīng)比之前提高了一倍。

抓住市場重新洗牌的機(jī)遇

飛思卡爾半導(dǎo)體工業(yè)和多元市場微控制器部亞太區(qū)市場經(jīng)理曾勁濤指出：“新標(biāo)準(zhǔn)的公布，以及國家電網(wǎng)統(tǒng)一招投標(biāo)模式的推出，令所有廠商都面臨著重新洗牌的機(jī)遇?！彼硎荆@一系列舉動雖然被業(yè)界詬病有國進(jìn)民退之嫌，但更意味著市場更加公開、透明，機(jī)遇多于挑戰(zhàn)。

他介紹說，飛思卡爾因應(yīng)市場需求推出專門針對中國國網(wǎng)應(yīng)用的新一代智能微控制器MZ系列。這一系列MCU具備低成本和價格競爭力，可實(shí)現(xiàn)靈活解決方案，飛思卡爾同時提供創(chuàng)新和完整的智能電表參考設(shè)計，幫助開發(fā)人員設(shè)計出符合中國國網(wǎng)新標(biāo)準(zhǔn)的最佳方案。

“MZ系列MCU產(chǎn)品提供了豐富的資源，并且這些資源都得到了充分的利用，極高的性價比和完全的引腳兼容性是其兩大優(yōu)勢所在。我們對此次的新產(chǎn)品充滿信心，相信在第二批中標(biāo)產(chǎn)品以及后續(xù)降低成本、優(yōu)化設(shè)計的過程中，飛思卡爾的市場占有率還會進(jìn)一步提高?！痹鴦艥硎尽?

針對國網(wǎng)新標(biāo)準(zhǔn)量身定做

中國國網(wǎng)新標(biāo)準(zhǔn)為單相電表設(shè)計所提出的設(shè)計要求主要包括以下幾點(diǎn)：1）基本計量功能增強(qiáng)，需要計量正反向有功電量，并測量線路電壓、相線電流、零線電流、有功功率，甚至功率因數(shù)等；2）費(fèi)控功能復(fù)雜，需要支持IC卡本地費(fèi)控或載波遠(yuǎn)程費(fèi)控，支持時段電價或階梯電價，并需增加ESAM芯片以保證費(fèi)控部分的數(shù)據(jù)安全性；3）需要支持多種抄表通訊模式，如紅外、RS-485和電力線載波；4）外殼模具統(tǒng)一，液晶屏、LED指示燈、按鍵、紅外抄表和嵌入式載波通訊模塊安裝位置均完全固定，極大限制了電子線路布局布線的靈活性；5）功能龐雜，除電量計量外還增加了大量的管理功能。

憑借多年對智能電網(wǎng)行業(yè)的關(guān)注和研究，以及對新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充分研究，飛思卡爾推出5VMZ系列MCU和完整的電表參考設(shè)計，可謂是為中國國網(wǎng)電表量身定做，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)。

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，以提供足夠的程序和數(shù)據(jù)空間。MZ系列中的所有芯片都可以實(shí)現(xiàn)64引腳芯片完全兼容，用戶無需修改PCB布線就能進(jìn)行產(chǎn)品升級。此外，芯片中還內(nèi)置了時鐘管理、電源管理、模擬、定時器與觸發(fā)器等模塊，并提供多種串行接口和大量I/O端口。

所提供的一站式參考設(shè)計包含必要的硬件和軟件，完全符合中國國網(wǎng)電表新標(biāo)準(zhǔn)，可大大簡化智能電表開發(fā)，加快產(chǎn)品上市速度。曾勁濤強(qiáng)調(diào)說：“MZ系列8位到32位所有MCU都可以腳對腳完全兼容的供應(yīng)商僅有飛思卡爾一家?！绷硗?，單相多功能表和三相多功能表也采用同一的開發(fā)工具，為開發(fā)者節(jié)約開發(fā)成本。

MZ系列MCU均為不帶片上LCD的產(chǎn)品。曾勁濤解釋說：“對于中國國網(wǎng)新標(biāo)準(zhǔn)來說，具有片上LCD的MCU存在以下幾方面的缺點(diǎn)：首先，MCU上需要太多的LCD引腳連接，印版布線非常麻煩；其次，不合理的布局布線容易造成整體EMC和ESD性能降低；第三，帶片上LCD的MCU缺乏后續(xù)系統(tǒng)擴(kuò)充或移植的靈活性?；谶@些原因，我們此次主推不帶LCD的MCU產(chǎn)品，為客戶提供多供應(yīng)商選擇的機(jī)會?！?

在電源電壓選擇上飛思卡爾也有自己的考慮。曾勁濤表示，有些廠商出于功耗方面的需求而選擇了3V方案，而飛思卡爾認(rèn)為，由于電表中的計量芯片和載波模塊都要求5V接口，因此，采用3V芯片會增加系統(tǒng)的設(shè)計成本，降低系統(tǒng)可靠性。為了簡化系統(tǒng)設(shè)計，飛思卡爾此次推出的均為5V芯片，芯片內(nèi)部的電源管理單元可使內(nèi)部電壓降至3V以下，以降低功耗。交流掉電后MCU可進(jìn)入電池供電的低功耗休眠模式，內(nèi)部用于監(jiān)測電池電壓的ADC模塊采用獨(dú)立時鐘，周期性喚醒，從而進(jìn)一步降低了功耗。

在電源設(shè)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(jìn)行掉電檢測，從而省去了一般設(shè)計用于掉電檢測和電池檢測的電壓比較器。在實(shí)時時鐘方面，外置RTC芯片和MCU通過I2C總線控制，讀取時鐘參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)自身內(nèi)部時鐘的頻率校準(zhǔn)。計量部分采用外置計量芯片，MCU通過SPI總線對芯片進(jìn)行配置和數(shù)據(jù)讀取，MCU軟件配合來實(shí)現(xiàn)軟件校表，能實(shí)現(xiàn)電流和電壓的零偏校準(zhǔn)。此外，在數(shù)據(jù)通訊方面，RS-485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(shí)現(xiàn)MCU和載波模塊之間的9600bps串行通信。交流掉電后，MCU進(jìn)入低功耗休眠模式，通過內(nèi)部實(shí)時計數(shù)器定時喚醒，系統(tǒng)整體功耗可低于7uA。

由于目前國網(wǎng)新標(biāo)準(zhǔn)仍然采用分立的方案，但業(yè)內(nèi)對智能電表技術(shù)有SoC化趨勢上擁有普遍共識，不過時間上倒也為各大供應(yīng)商提供了技術(shù)準(zhǔn)備的緩沖期。曾勁濤也透露說，飛思卡爾也相信這一趨勢的必然性，將積極做好其它領(lǐng)域的技術(shù)儲備，一旦下一代標(biāo)準(zhǔn)出臺，他們也將推出新的解決方案。