原创 以太网控制芯片在智能仪表中的应用

随着节能环保意识越来越深入人心，智能电网的概念也成为全球热门的话题，世界各地对智能电网的兴趣也正在逐渐的增加，自2001年以来，美国一直建立智能电网基础设施，以取代旧的电力系统和加强能源的浪费管理，这个项目预计将于2030年完成，EPRI、EDF、日立、GE和一些主要的美国电力公司都参与了这项业务。自2006年，欧盟政府一直领先的项目“欧洲智能电网技术平台”，这一项目将于2020年完成，其中德国、意大利、英国和西班牙都积极支持这一项目，ABB、西门子、Shell都在参与这项业务。

智能电网技术的主要特点是电力网络和IT实时数据通信技术的融合，通过智能电网用户可以合理的利用电力资源，这样不但避免了能源的浪费，也能为用户节约用电成本。

智能电网系统

高效的智能仪表设备的选择

智能仪表是智能电网基础设施的核心设备。通过网络，智能仪表把实时功耗远程传输到电力公司并接收价格的信息。新型的智能电表除了具备实时时钟、传感器、显示器等传统的组成部分，为了将数据传输到远程服务器，智能仪表必须具备通讯能力，按照传输媒介分为有线、无线两种方式。

在有线通信模式下，主要有以太网、电力线、PSTN等都可以用作通讯接口。在无线通信模式下，主要有ZigBee、RF、wifi、红外等方式。通讯模式可以根据不同的通讯环境进行选择。

所有的智能仪表在时钟、传感器和显示部分都是十分相似的，但通讯部分却因为有不同的传输媒介，具有不同的通讯方式。如果要让一块电表支持所有的通讯模式，那这样的电表设备的价格将会十分昂贵，并不适合广泛的应用。那么，哪种通讯方式可以成为最有效的解决方案呢？嵌入式系统中最常见的接口是串口，所以仪表设备也可以使用串口来与其他模块进行通信。我们可以采用串口到以太网和串口到ZigBee等转换器，来连接现有的电子仪表设备，使其升级为智能仪表设备。

北京博讯方案在智能仪表领域的应用

一、串口转以太网通讯模式：

串口转以太网通讯模式结构图

W5100芯片——全硬件嵌入式以太网控制芯片

特性：

     1、支持硬件TCP/IP协议：TCP、UDP、ICMP、IGMP、IPv4.

     2、ARP、PPPoE、Ethernet

     3、支持4个独立的端口（sockets）同时连接

     4、内嵌10BaseT/100BaseTX以太网物理层

     5、内部16K字节存储器作TX/RX缓存

     6、支持SPI接口、直接总线和间接总线接口

     7、3.3V工作电压，I/O口可承受5V电压

     8、小巧的LQFP80无铅封装

EFM32芯片——超低功耗ARM Cortex-M3 微控制器

特性：

     1、32位ARM Cortex-M3 内核，最高主频是32MHz

     2、90个GPIO，20mA驱动，16个外部中断

     3、CPU休眠时，各外设可自主工作

     4、最多6个UART，支持UART和SPI模式

     5、12位ADC，1MHz,8通道

     6、12位DAC，500KHz,2通道

     7、电压范围：1.8-3.0VDC

     8、工业温度：-40℃—85℃

二、串口转ZigBee通讯模式： 

串口转ZigBee通讯模式结构框图

JN5139模块——无线ZigBee模块

JN5139-X01-M00/01/03

特性：

 1、2.4GHz IEEE802.15.4和ZigBee兼容模式

 2、通讯距离（可视）>400m

3、接收灵敏度-96.5dBm

4、发射功率+2.5dBm

5、TX电流<37mA

 6、RX电流<37mA 

7、MO0有板载天线

8、M01有SMA连接器

9、M03有uFI连接器

JN5139-X01-M02/04

特性：

1、2.4GHz IEEE802.15.4和ZigBee兼容模式

 2、通讯距离（可视）>400m

3、接收灵敏度-100dBm

4、发射功率+19dBm

5、TX电流<120mA

 6、RX电流<45mA 

 7、M02有SAN连接器

8、M04有uFI连接器