本發(fā)明涉及電氣技術(shù)及微電子領(lǐng)域，具體涉及一種用于電力能源系統(tǒng)的SOC芯片。

背景技術(shù)：

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)智能化使得電力設(shè)備的發(fā)展迅猛，智能電表、電能質(zhì)量監(jiān)測儀等設(shè)備的增長如雨后春筍，智能變電站的加速發(fā)展也表明了未來電力設(shè)備一直會保持良好的增長態(tài)勢。

對智能電表這類設(shè)備從電子互感器側(cè)采集得到的數(shù)據(jù)(電壓、電流等)進行有效的處理是必要和關(guān)鍵的一步，數(shù)據(jù)處理的好壞直接影響到整個測量結(jié)果的準確性，目前市場上這類產(chǎn)品大多是直接通過專門的電表芯片將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再進行電能參數(shù)計算和處理，由于電表芯片的局限性使其應(yīng)用范圍必然很小。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，本發(fā)明提供一種電力能源系統(tǒng)的SOC芯片，具體應(yīng)用在電力能量系統(tǒng)的測量及數(shù)字信號處理。芯片集成了模擬信號測量接口、數(shù)字信號采集接口、ADC轉(zhuǎn)換器以及高性能數(shù)字信號處理器ZSP等。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于電力能源系統(tǒng)的SOC芯片，包括采集模塊、存儲模塊、信號處理模塊、傳輸模塊及總線模塊；

所述總線模塊包括相互連接的AHB高速系統(tǒng)總線及APB低速外設(shè)總線；

所述信號處理模塊、存儲模塊及傳輸模塊與AHB高速系統(tǒng)總線相互連接，所述采集模塊與APB低速外設(shè)總線相互連接；

所述信號處理模塊具體為ZSP400數(shù)字信號處理器；

所述傳輸模塊包括DMA單元；

所述采集模塊采集傳感器側(cè)的模擬及數(shù)字信號，通過傳輸模塊傳輸至存儲模塊，信號處理模塊讀取存儲模塊的數(shù)據(jù)進行處理。

還包括兩個AHB2APB橋，連接在AHB高速系統(tǒng)總線及APB低速外設(shè)總線之間。

所述存儲模塊包括ELASH、ROM及SRAM存儲單元。

所述采集模塊包括用于模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC單元及用于采集數(shù)字信號的GPIO口、UART 0/UART1、SPI0/SPI1及I2C0/I2C1口。

所述ADC單元包括ADC0單元及ADC1單元，其中ADC0單元為12位8通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，單端或差分模擬輸入；ADC1單元為16位8通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，單端或差分輸入。

所述GPIO口為32位。

本發(fā)明的有益效果：

1)本發(fā)明能夠?qū)崟r采集模擬、數(shù)字信號，并對最終得到的數(shù)字信號進行相關(guān)運算處理，此SOC芯片具有成本低、功耗低、體積小、使用方便、準確度高、可靠性高等特點。

2)此SOC中集成了多種通信接口，包括UART/SPI/I2C，可方便與外部進行數(shù)據(jù)交換，且有多種合適的存儲單元，可方便電力系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)的存儲，存儲單元的大小和性能都是為電力系統(tǒng)實際應(yīng)用專門定制的。

3)此SOC內(nèi)部集成了兩個ADC單元，ADC0是8通道12位的且擁有兩種功耗模式，ADC1是8通道16位的，擁有高性能高準確度，可根據(jù)應(yīng)用場景的要求采用合適的ADC。

4)此SOC芯片內(nèi)部集成了ZSP高性能處理器，具有多種外設(shè)接口，具有16位處理能力，功耗低，而且其軟件工具ZViewIDE中所定義的庫函數(shù)涵蓋了大部分C語言的標準庫函數(shù)，并加入一些DSP獨有的函數(shù)，在進行算法程序編譯和調(diào)試時，在滿足功能的情況下可開啟程序優(yōu)化功能，進一步對代碼優(yōu)化，同時可離線編譯計算出在實際硬件實現(xiàn)中代碼運行的周期，通過不算優(yōu)化程序可以滿足硬件實時性的要求。

5)此SOC內(nèi)部通過AHB總線連接了8/16/32位寬的DMA，由DMA單元完成數(shù)據(jù)傳輸，無需CPU操作，可節(jié)省CPU的開銷，傳輸速度很快，若是通過CPU傳輸數(shù)據(jù)，速度就會相差很多倍，因為CPU要先讀其寄存器，再從寄存器寫到存儲器，這種流水操作需要多余的4-8個時鐘。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)連接圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例

如圖1所示，一種用于電力能源系統(tǒng)的SOC芯片，包括采集模塊、存儲模塊、信號處理模塊、傳輸模塊及總線模塊。

所述總線模塊包括相互連接的AHB高速系統(tǒng)總線及APB低速外設(shè)總線；

所述信號處理模塊、存儲模塊及傳輸模塊與AHB高速系統(tǒng)總線即AHBBus相互連接，所述采集模塊與APB低速外設(shè)總線即APBBus相互連接；還包括兩個AHB2APB橋連接在AHB總線和APB總線之間，實現(xiàn)AHB高速總線及APB低速外設(shè)總線的連接，可接入UART/SPI/I2C/ADC，所述兩個AHB2APB橋分別為AHB2APB Bridge0及AHB2APB Bridge1。

所述信號處理模塊具體為ZSP400數(shù)字信號處理器，在保證對數(shù)據(jù)進行高速處理的同時可對開發(fā)算法進行優(yōu)化以滿足最優(yōu)的計算效率。

所述傳輸模塊包括DMA單元，由DMA單元直接控制數(shù)據(jù)在各個模塊之間的傳輸，大大加速了數(shù)據(jù)處理效率。

圖1中ZSP表示ZSP400數(shù)字信號處理器。

此DMA單元擁有AMBA總線標準，且擁有五個傳輸通道，每個通道都支持單向傳輸，通道0將采集模塊ADC的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸至存儲模塊SRAM中，通道1將采集模塊中GPIO、UART、SPI、I2C的測量數(shù)據(jù)傳輸至存儲模塊SRAM中。可支持16個外部DMA請求，支持內(nèi)存到內(nèi)存、內(nèi)存到外設(shè)、外設(shè)到外設(shè)、外設(shè)到內(nèi)存四種工作模式；支持32位編程傳輸和8/16/32位DMA傳輸。

所述采集模塊采集傳感器側(cè)的模擬及數(shù)字信號，通過傳輸模塊傳輸至存儲模塊，信號處理模塊讀取存儲模塊的數(shù)據(jù)進行處理。

所述存儲模塊包括EFLASH、ROM及SRAM存儲單元。各個存儲單元大小和規(guī)格都是為電力系統(tǒng)設(shè)備開發(fā)專門定制的，用于數(shù)據(jù)和程序的存儲；

以本發(fā)明應(yīng)用在智能電表為例說明本發(fā)明的工作過程：

采集模塊包括用于模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC單元及用于采集數(shù)字信號的GPIO口、UART 0/UART1、SPI0/SPI1及I2C0/I2C1口；ADC單元包括ADC0及ADC1單元將采集傳感器側(cè)模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過DMA單元通道0以8/16/32位的形式傳輸存儲模塊中的SRAM中存儲；

GPIO、UART 0/UART1、SPI0/SPI1、I2C0/I2C1采集到的數(shù)字信號通過DMA單元通道1以8/16/32位的形式傳輸至SRAM存儲單元中存儲。

ZSP400數(shù)字信號處理器從SRAM存儲單元中讀取數(shù)據(jù)，用各個子函數(shù)形式對采集到的數(shù)據(jù)進行電壓電流有效值、功率、功率因數(shù)和電量等電表相關(guān)參數(shù)的計算，其中對于每小時、每天、每月、每年的用電量，可儲存在eflash存儲單元中。

ZSP400數(shù)字信號處理器每次處理完后得到的數(shù)據(jù)通過UART/SPI/I2C接口與外部進行通信，若外部與單片機相連，則可將處理后的參數(shù)通過單片機控制在LCD顯示屏上顯示出來，并設(shè)置固定間隔的刷新時間。

本發(fā)明中SOC芯片可應(yīng)用于電力能源系統(tǒng)測量和數(shù)字信號處理的各種場合和領(lǐng)域，包括智能電表，電能質(zhì)量監(jiān)測儀，繼電保護儀等設(shè)備以及智能變電站領(lǐng)域數(shù)據(jù)采集的領(lǐng)域。這大大降低了電力設(shè)備的開發(fā)成本和難度、縮短了開發(fā)周期、也簡化了硬件電路，有助于提高電力能源系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)的準確性和可靠性。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。