Микросхема EM773 на базе ядра Cortex-M0 стала первым в мире 32-битным ARM-решением для использования в счетчиках, не предусматривающих расчет размера оплаты

Компания NXP Semiconductors объявила о выпуске микросхемы для счетчиков электроэнергии EM773 – первого в мире 32-битного решения на базе платформы ARM®, разработанного специально для счетчиков электроэнергии, не предусматривающих расчет размера оплаты.

Инфраструктура учета энергопотребления с использованием передовых методов (AMI) и «интеллектуальные счетчики» становятся все более популярными среди контролирующих органов и компаний-поставщиков коммунальных услуг, обеспечивая возможность внедрения более эффективных стоимостных моделей и тарифов, а также стимулируя потребителей к изменению режима потребления электроэнергии.

Микросхема EM773 от компании NXP выводит задачу контроля энергопотребления за рамки традиционного подсчета стоимости потребляемой электроэнергии, позволяя разработчикам систем с легкостью интегрировать функцию контроля расхода энергии практически в любые устройства, тем самым, делая эту информацию более доступной и интуитивно понятной конечному пользователю. Благодаря микросхеме EM773, потребители электроэнергии – как частные лица, так и промышленные предприятия – смогут в реальном времени контролировать потребление энергии с помощью самых разнообразных устройств – начиная от «умных» штепселей, «умных» электроприборов и экологичной бытовой электроники и заканчивая электросчетчиками уровня жилых зданий, промышленных предприятий или даже серверных кластеров в центрах обработки данных.

Микросхема для счетчиков электроэнергии EM773 содержит блок измерений с однофазным измерением питания и мощности и интерфейс прикладного программирования (API), в значительной степени упрощающий разработку применений в области учета энергопотребления, не предусматривающего расчет размера оплаты. Микросхема EM773 от компании NXP построена на базе процессора ARM Cortex^TM-M0.

«Экономией электроэнергии озабочены сегодня и бытовые и промышленные потребители, однако большинство современных электроприборов не позволяет контролировать фактическое потребление в тот или иной момент времени. Умные устройства, способные измерять и сообщать о расходе электроэнергии пользователю, могут стать эффективным средством контроля энергопотребления», – говорит Рольф Хертель (Rolf Hertel), директор подразделения интеллектуальных измерительных устройств компании NXP Semiconductors. – «Микросхема EM773 от компании NXP упрощает задачу контроля энергопотребления: она позволяет разработчикам, не обладающим глубокими знаниями в области метрологии, быстро разрабатывать применения для счетчиков, не предусматривающих расчет размера оплаты. Представляя микросхему EM773, компания NXP способствует ускорению разработок инновационных устройств, способных изменить наши привычки в потреблении электроэнергии – дома, в дороге и на предприятиях».

Благодаря использованию мощной платформы ARM Cortex-M0, микросхема EM773 компании NXP способна выполнять самые сложные коммуникационные задачи, такие как обеспечение работы многофункциональных беспроводных стеков на базе шины m-bus, что позволяет быстро передавать данные об энергопотреблении внутри дома или предприятия и выводить их на другие устройства, например, персональные компьютеры или смартфоны. Стандартный демонстрационный набор для микросхемы EM773 поставляется с беспроводным счетчиком расхода энергии устройствами, подключаемыми к розеткам, который передает данные измерений с помощью беспроводной шины m-bus на специальный USB-ключ, в котором используются беспроводной передатчик OL2381 и микроконтроллер LPC1343 производства компании NXP.

Разработанный NXP блок измерений, доступ к которому осуществляется с помощью простого интерфейса прикладного программирования (API), автоматически рассчитывает активную мощность в ваттах с точностью до 1%, а также реактивную мощность, кажущуюся мощность, коэффициент мощности и даже суммарный коэффициент гармонических искажений (THD). Кроме того, с демонстрационным набором для микросхемы EM773 поставляется приложение с открытым программным кодом для счетчика потребления энергии устройствами, подключенными к розетке, в котором интегрирована функция измерения энергопотребления в киловаттах в час (кВт•ч) с возможностью передачи данных для их отображения на экране персонального компьютера.

Мощная 32-битная платформа Cortex-M0 обеспечивает разработчикам систем производительность до 48 МГц при сохранении небольших размеров устройства и низкой стоимости чипа по сравнению с традиционными 8- и 16-битными микроконтроллерами. Благодаря наличию встроенной флэш-памяти объемом 32 кБ и 8 кБ статического ОЗУ микросхема EM773 от компании NXP поддерживает сложные пользовательские программные приложения и позволяет создавать недорогие решения за счет сокращения числа необходимых внешних компонентов. Дальнейшее снижение стоимости устройств, использующих микросхему EM773, возможно, благодаря наличию полного демонстрационного решения от NXP, а также поддержке стандартной среды разработки для платформы ARM.

Внутренняя архитектура EM773

Отличительные особенности

• Система
  • Процессорное ядро ARM Cortex-M0 с рабочей частотой до 48 МГц
  • Встроенный контроллер вложенных векторных прерываний (NVIC)
  • Последовательный интерфейс отладки
  • Системный таймер циклов
• Память
  • 32 КБайт FLASH памяти программ
  • 8 КБайт SRAM памяти данных
  • Поддержка внутрисхемного (ISP) и внутрисистемного (IAP) программирования посредством интегрированного ПО начальной загрузки
• Цифровая периферия
  • До 25 линий ввода/вывода общего назначения с конфигурируемыми подтягивающими резисторами
  • Линии ввода/вывода могут использоваться в качестве источников прерывания по фронту или по уровню сигнала
  • Один сильноточный (20 мА) выход управления
  • Два сильноточных (20 мА) входа на выводах шины I²C в режиме Fast-mode Plus
  • Три таймера/счетчика общего назначения с общим числом входов захвата два и выходов сравнения десять
  • Программируемый сторожевой таймер
• Аналоговая периферия
  • Измерительный модуль интеллектуального энергоучета с двумя токовыми входами и одним вольтовым входом
• Последовательные интерфейсы
  • UART с генератором дробной скорости передачи данных, внутренней FIFO и поддержкой протокола RS-485
  • Одноканальный контроллер SPI с режимом SSP, поддержкой 4-проводного SSI и Microwire, внутренней FIFO
  • Интерфейс I²C с полной поддержкой спецификации шины, режимом Fast-mode Plus, скоростью передачи данных до 1 Мбит/с, с функцией распознавания множества адресов и режимом мониторинга
• Система тактирования
  • Внутренний RC-генератор на 12 МГц с точностью 1% и опциональной возможность работы в качестве источника системной частоты
  • Кварцевый генератор с рабочей частотой от 1 МГц до 25 МГц
  • Программируемый тактовый генератор сторожевого таймера с рабочей частотой от 7.8 кГц до 1.8 МГц
  • Схема ФАПЧ, обеспечивающая работу ЦПУ с максимальной частотой без использования высокочастотного кварца. Может работать от системного тактового генератора или внутреннего RC-генератора
• Управление питанием
  • Интегрированный модуль управления питанием (PMU) минимизирует энергопотребление в режимах сна (Sleep), глубокого сна (Deep-sleep) и максимально пониженного потребления (Deep power-down)
  • Три режима пониженного энергопотребления: Sleep, Deep-sleep и Deep power-down
  • Выход процессора из режима Deep-sleep посредством специализированной стартовой логической схемы, использующей до 13 функциональных выводов
  • Сброс по включению питания (POR)
  • Схема определения недопустимого падения напряжения с четырьмя независимыми пороговыми значениями для сигнала прерывания и принудительного сброса
• Уникальный серийный номер идентификации устройства
• Диапазон напряжения питания: 1.8…3.6 В
• Диапазон рабочих температур: -40…+85°C
• Поставляется в 33-выводном корпусе HVQFN

Рабочий прототип	Печатная плата прототипа

Прототип USB-приемопередатчика

Прототип системы учета

Наличие и ссылки

Микросхема для счетчиков энергопотребления EM773 от компании NXP находится в массовом производстве, и ее можно приобрести уже сейчас. Демонстрационный набор для микросхемы EM773 будет представлен на стенде компании NXP на выставке Electronica 2010 в Мюнхене, Германия (зал A4, стенд 542). Техническое описание микросхемы EM773 и всего программного обеспечения для счетчика потребления энергии устройствами, подключенными к розеткам, USB-передатчика и демонстрационных приложений для ПК можно бесплатно загрузить со страницы сайта компании NXP, посвящённого интеллектуальным счетчикам, по адресу www.nxp.com/smartmetering.

Запросить образцы, средства разработки или техническую поддержку

Документация на EM773 (англ.)

Брошюра: Чип на базе ядра Cortex-M0 для безтарифных счетчиков элкектроэнергии (англ.)

Презентация: Решения для интеллектуальных систем энергоучета (англ.)

Презентация: Технический семинар по применению EM773 в интеллектуальных систем энергоучета (англ.)