日前，德州仪器（TI）宣布推出业界首款用于电子能量测量仪（电子测量仪）的片上系统微控制器 (MCU)。新型MSP430FE42x产品系列将工业级的超低功耗快闪MCU与集成的高性能模拟前端 (AFE) 完美组合在同一芯片上，与第一代电子解决方案相比，其混合信号集成技术使系统芯片总数减少了80%。
MSP430FE42x专用微控制器系列具有完全可编程的通信功能，非常适用于开发诸如测量值自动读取 (AMR) 、智能卡预付和多费率计费等具有复杂功能电子能量测量仪的制造商。
据负责MSP430产品线亚洲区市场开发经理陈维哲介绍，采用MSP430FE42x系列产品的系统无需多个晶体、EEPROM、LCD 驱动器、外部实时时钟或 5V 电源，而是做到了5合一。它既负责将电压、电量的信号变成电能的信号，又负责AMR传输、显示等工作。将五个功能模块集中在一款MCU里面，这种做法现在在业内还是很罕见的。组件数的减少不仅可以降低成本、提高系统性能与可靠性，同时更可避免出现设计冲突问题。相信这一特点，对于被市场所压迫的厂商来说，无疑有着巨大的吸引力。
此外，使用该单片微控制器系列，用户无需购买价格昂贵、交付周期漫长的定制多芯片AFE。作为基于闪存微处理器的系统，只需对一些软件的特定功能或在不同国家作一些修改即可将同一个硬件用于多个平台。由于快闪是在系统中可编程的，设计人员甚至还可远程更新已部署的电表。
陈维哲介绍到，为了尽可能提供最高性能并简化系统设计，TI在该器件上集成了极其适用于单相电子测量仪的嵌入式信号处理器 (ESP)以及用于执行能量测量功能的如下关键特性：
• 三个过采样频率为1MHz的独立式16位 ∑－Δ模数转换器；
• 三个可编程增益放大器；
• 一个温度传感器以及高精度电压参考。
均经过数字化处理后，可提供：
• 能量周期测量；
• 负电流指示；
• 峰值电压与电流；
• 用于检测有无干扰的火线与零线电流的比较。
借助电流和电压通道之间精确的相位匹配功能，ESP可以执行必要的计算，以提供准确的工作能量、表观能量、RMS电压、电流以及波形样图。当动态电流范围为1000至1时，ESP可提供精确度为 0.1% 的能量测量，远远超过了一般机械测量仪中通常为1% 的精确度标准。由于ESP可以全面管理关键的能量计算，因而使设计人员能够充分利用空闲的中央处理器功能来提供诸如显示以及AMR的测量仪等特色功能。
• MSP430FE42x采用的是16 位 RISC CPU。TI由于采用了27条方便易懂的核心指令和7种一致的独特寻址模式，不仅保证了16位低功耗CPU能够更高效地进行处理运算，实现了更小的体积和更高的效率，而且也使得客户能够超值享受由 8 位 MCU 的成本所带来的 16 位微控制器的性能。
• 陈维哲在MSP430系列产品诸多特点的时候，注重强调了这款产品的超低功耗性能。由于MSP430FE42x所瞄准的市场主要是测量仪、电能表、能源表等消费类测试领域，所以对于其中的核心—MCU的能耗有着严格的要求。对此，TI是从基础上解决这个问题的，也就是说MSP430FE42x有着超低功耗的内部架构：灵活的时钟系统具有五种低功耗模式，只需使用一个32 kHz钟表晶振即可提供超低功耗性能和相当的操作能力。钟表晶振的低频率与集成的用户可编程数字化控制振荡器相结合，可以正好满足系统功耗及性能要求。由于能以不到 6uS 的时间从待机状态快速启动，而且待机模式中的功耗极低（仅为 0.7uA），因此总功耗最多能比竞争设备的功耗低 10 倍。
根据中国机械工业信息研究院产业与市场研究所编写的《中国机电产品市场报告》，未来几年内，各类电能表的年需求量约在4,800万台，其中电子电表所占的比例将在目前的30%左右不断上升。可以说，中国正处在由模拟电表向数字电表换代的起步阶段。据调查，目前中国的这一市场已经吸引了诸如ADI、Cirrus Logic、Atmel、SAMES以及珠海炬力等国内外众多厂商的参与。相信TI的这款MCU也将参与到这场激烈的竞争中并成为其重要廠商。
MSP430FE42x专用微控制器系列具有完全可编程的通信功能，非常适用于开发诸如测量值自动读取 (AMR) 、智能卡预付和多费率计费等具有复杂功能电子能量测量仪的制造商。
据负责MSP430产品线亚洲区市场开发经理陈维哲介绍，采用MSP430FE42x系列产品的系统无需多个晶体、EEPROM、LCD 驱动器、外部实时时钟或 5V 电源，而是做到了5合一。它既负责将电压、电量的信号变成电能的信号，又负责AMR传输、显示等工作。将五个功能模块集中在一款MCU里面，这种做法现在在业内还是很罕见的。组件数的减少不仅可以降低成本、提高系统性能与可靠性，同时更可避免出现设计冲突问题。相信这一特点，对于被市场所压迫的厂商来说，无疑有着巨大的吸引力。
此外，使用该单片微控制器系列，用户无需购买价格昂贵、交付周期漫长的定制多芯片AFE。作为基于闪存微处理器的系统，只需对一些软件的特定功能或在不同国家作一些修改即可将同一个硬件用于多个平台。由于快闪是在系统中可编程的，设计人员甚至还可远程更新已部署的电表。
陈维哲介绍到，为了尽可能提供最高性能并简化系统设计，TI在该器件上集成了极其适用于单相电子测量仪的嵌入式信号处理器 (ESP)以及用于执行能量测量功能的如下关键特性：
• 三个过采样频率为1MHz的独立式16位 ∑－Δ模数转换器；
• 三个可编程增益放大器；
• 一个温度传感器以及高精度电压参考。
均经过数字化处理后，可提供：
• 能量周期测量；
• 负电流指示；
• 峰值电压与电流；
• 用于检测有无干扰的火线与零线电流的比较。
借助电流和电压通道之间精确的相位匹配功能，ESP可以执行必要的计算，以提供准确的工作能量、表观能量、RMS电压、电流以及波形样图。当动态电流范围为1000至1时，ESP可提供精确度为 0.1% 的能量测量，远远超过了一般机械测量仪中通常为1% 的精确度标准。由于ESP可以全面管理关键的能量计算，因而使设计人员能够充分利用空闲的中央处理器功能来提供诸如显示以及AMR的测量仪等特色功能。
• MSP430FE42x采用的是16 位 RISC CPU。TI由于采用了27条方便易懂的核心指令和7种一致的独特寻址模式，不仅保证了16位低功耗CPU能够更高效地进行处理运算，实现了更小的体积和更高的效率，而且也使得客户能够超值享受由 8 位 MCU 的成本所带来的 16 位微控制器的性能。
• 陈维哲在MSP430系列产品诸多特点的时候，注重强调了这款产品的超低功耗性能。由于MSP430FE42x所瞄准的市场主要是测量仪、电能表、能源表等消费类测试领域，所以对于其中的核心—MCU的能耗有着严格的要求。对此，TI是从基础上解决这个问题的，也就是说MSP430FE42x有着超低功耗的内部架构：灵活的时钟系统具有五种低功耗模式，只需使用一个32 kHz钟表晶振即可提供超低功耗性能和相当的操作能力。钟表晶振的低频率与集成的用户可编程数字化控制振荡器相结合，可以正好满足系统功耗及性能要求。由于能以不到 6uS 的时间从待机状态快速启动，而且待机模式中的功耗极低（仅为 0.7uA），因此总功耗最多能比竞争设备的功耗低 10 倍。
根据中国机械工业信息研究院产业与市场研究所编写的《中国机电产品市场报告》，未来几年内，各类电能表的年需求量约在4,800万台，其中电子电表所占的比例将在目前的30%左右不断上升。可以说，中国正处在由模拟电表向数字电表换代的起步阶段。据调查，目前中国的这一市场已经吸引了诸如ADI、Cirrus Logic、Atmel、SAMES以及珠海炬力等国内外众多厂商的参与。相信TI的这款MCU也将参与到这场激烈的竞争中并成为其重要廠商。
