智能能源集成解決方案

　　商業(yè)推動智能能量很容易理解;電力的成本節(jié)省1 kW-hr據(jù)估計在1.7美分，而成本生成1 kW-hr現(xiàn)在認為是10美分左右。但是你看看這些數(shù)字，有儲蓄。立法也起到了一定的作用，隨著政府渴望被視為進步是建立智能能源的要求，供應商必須遵守。

　　公用事業(yè)公司有義務的安裝和維護一個智能能源網(wǎng)絡意味著他們顯然會招致成本最初，大概的了解以后，他們將獲得收益。然而，智能電表的成本和功能必須低和全面，如果供應商都看到這些潛在的好處。

　　施壓，或創(chuàng)造一個機會，半導體制造商生產正確的解決方案，這些解決方案日益用于單片機但是非常具體的特性對于這個快速發(fā)展的市場。

　　在你的網(wǎng)絡

　　智能電網(wǎng)的關鍵是在創(chuàng)建沒有一個網(wǎng)絡，但是一系列的網(wǎng)絡規(guī)模的增加，在一定程度上，他們包含所有需要的設備監(jiān)控。這引發(fā)了網(wǎng)絡的層次結構，如國內區(qū)域網(wǎng)絡（漢族）和附近區(qū)域網(wǎng)絡（南），反過來，變成一個局域網(wǎng)（LAN）和/或廣域網(wǎng)（WAN）。

　　協(xié)議和每一點物理接口可能會不同，所以保存安全、性能和數(shù)據(jù)完整性在每個階段需要設備，了解這些要求，并且能夠使用在這些限制。

　　圖1：飛思卡爾提供了一個廣泛的單片機針對特定領域的智能電網(wǎng)。

　　圖1顯示了飛思卡爾的建議家庭能源管理系統(tǒng)，有許多功能，包括收集的實時智能電表和其他內部設備的能源消耗，提供關于如何使用能源在本地用戶反饋，允許用戶控制其他本地連接設備;并提供一個無處不在的寬帶連接的鏈接。同時系統(tǒng)將基于的核心處理器，無線接口將由設備等實現(xiàn)MKW20.

　　這個帶無線支持的單片機有一只手臂Cortex-M4核心的核心，加上內部完全兼容802.15.4收發(fā)器提供服務，可以操作一個十六歲的可選擇的渠道在2.4 GHz頻率的ISM波段（圖2）。

　　圖2：單片機集成射頻收發(fā)器，如飛思卡爾的MKW20家庭，預計將在智能電網(wǎng)的高需求。

　　類似的單片機，基于8位8051核心，是可用的硅實驗室。的Si106x x / 108家庭定位智能計量應用程序，特別是從電池提供電力，20年來這個家庭可以操作在一個電池，根據(jù)硅實驗室。這可能是有用的設備將形成漢族的一部分，如下介紹。

　　集成

　　米預計將有許多不同的形狀和大小，不僅監(jiān)控使用的能量但幾乎任何效用，或其效果。典型的公用事業(yè)，當然，氣體和水，所以流米將形成一個大的一部分。使用類似Si106xx / 8 xx可以一起工作的另一個單片機專用計量功能，當然一些制造商可能需要所有這些功能合并為一個設備。

　　對于一些單片機這可能是一個挑戰(zhàn)，但是愛特梅爾公司專門為這個應用程序已經開發(fā)了一個解決方案面積：SAM4C系列。描述這些是單片機作為智能能源應用soc，不難看出為什么。首先，設備在這個范圍內整合兩個胳膊Cortex-M4核心;一個（稱為應用程序或主核心）是一個Cortex-M4運行在120 MHz，特點是內存保護單元和DSP指令。第二個（稱為協(xié)同處理器和打算運行計量函數(shù)）是一個Cortex-M4F和功能一個單精度浮點單元（FPU）。圖3顯示了一個框圖的SAM4C系列具有雙核架構。

　　圖3:Atmel SAM4C系列提供了雙手臂Cortex-M4核心結合應用程序代碼與通信和安全。

　　它支持高性能AES 128至256加密和特性TRNG（真隨機數(shù)發(fā)生器），公鑰加速器和完整性檢查模塊基于安全散列算法（SHA1，SHA224 SHA256）。它還提供了四個物理反篡改檢測I / o時間戳和立即清楚一般備份寄存器。這些特性允許SAM4C系列集成應用程序層、通信層和安全功能在一個單一的設備。

　　對安全的需要，顯然，高智能能源應用程序，這里是一些制造商在哪里真正推動技術提供新的和創(chuàng)新的解決方案，所述下一個。

　　窺探

　　現(xiàn)在許多單片機提供片上加密符合標準包括3 des、AES、RSA和ECC和已經用于協(xié)議如無線個域網(wǎng)、wi - fi和藍牙。硬件加速的加密技術也變得越來越普遍，尤其是在單片機針對智能能源領域。加密算法運行不可或缺的一部分存儲和在這里是安全的關鍵德州儀器的基于鐵電隨機存儲器（弗拉姆號）MSP430的設備可能會特別感興趣的。

　　??像閃存，弗拉姆號不需要電荷泵，這有兩個好處，首先它意味著單片機需要較少的權力內存讀/寫，使這樣做可行更經常在一個電池驅動的應用程序。智能電器、智能流量計或智能熱量表這將為電池變化之間time-in-service提供顯著的好處。但也許更重要的是，從安全的角度，就是因為沒有電荷泵，沒有“警示”power-spike發(fā)生之前存儲的關鍵。這個簽名是不受歡迎的入侵者會尋找為了捕捉的關鍵。

　　MSP430F6家族的另一個好處，在安全敏感的應用程序，是保證它將完成一個弗拉姆號寫即使權力過程中被移除。它達到這樣的目標，集成收發(fā)器電容存儲足夠的電力來完成這個過程。這與一個Flash或EEPROM-based設備，必須復制的數(shù)據(jù)被存儲在停電的情況下的過程。顯然，從安全的角度，將是更好的避免這種情況下，和“弗拉姆”提供了這種優(yōu)勢。

　　結論

　　智能電網(wǎng)和智能計量行業(yè)自然是由標準IEC 62056、覆蓋等公認的規(guī)范dlm（設備語言信息規(guī)范）和COSEM（同伴規(guī)范能源計量），以及協(xié)議包括無線個域網(wǎng)、藍牙和wifi（更不用說線程、失重等現(xiàn)在出現(xiàn)）。支持這些標準和規(guī)范，并能提供一定程度的分化，是半導體供應商剩余的關鍵在這個市場，并繼續(xù)開發(fā)創(chuàng)新和有利的解決方案。幸運的是，這個行業(yè)就是這樣充滿創(chuàng)新和智能家居的承諾，物聯(lián)網(wǎng)，甚至行業(yè)4.0都畫得更近。這種新的景觀將確保供應安全，和發(fā)揮重要作用在降低能源成本，在所有情況下。

　　圖4：飛思卡爾智能電網(wǎng)和計量解決方案概述。