智能能源集成解决方案

　　商业推动智能能量很容易理解;电力的成本节省1 kW-hr据估计在1.7美分，而成本生成1 kW-hr现在认为是10美分左右。但是你看看这些数字，有储蓄。立法也起到了一定的作用，随着政府渴望被视为进步是建立智能能源的要求，供应商必须遵守。

　　公用事业公司有义务的安装和维护一个智能能源网络意味着他们显然会招致成本最初，大概的了解以后，他们将获得收益。然而，智能电表的成本和功能必须低和全面，如果供应商都看到这些潜在的好处。

　　施压，或创造一个机会，半导体制造商生产正确的解决方案，这些解决方案日益用于单片机但是非常具体的特性对于这个快速发展的市场。

　　在你的网络

　　智能电网的关键是在创建没有一个网络，但是一系列的网络规模的增加，在一定程度上，他们包含所有需要的设备监控。这引发了网络的层次结构，如国内区域网络（汉族）和附近区域网络（南），反过来，变成一个局域网（LAN）和/或广域网（WAN）。

　　协议和每一点物理接口可能会不同，所以保存安全、性能和数据完整性在每个阶段需要设备，了解这些要求，并且能够使用在这些限制。

　　

　　图1：飞思卡尔提供了一个广泛的单片机针对特定领域的智能电网。

　　图1显示了飞思卡尔的建议家庭能源管理系统，有许多功能，包括收集的实时智能电表和其他内部设备的能源消耗，提供关于如何使用能源在本地用户反馈，允许用户控制其他本地连接设备;并提供一个无处不在的宽带连接的链接。同时系统将基于的核心处理器，无线接口将由设备等实现MKW20.

　　这个带无线支持的单片机有一只手臂Cortex-M4核心的核心，加上内部完全兼容802.15.4收发器提供服务，可以操作一个十六岁的可选择的渠道在2.4 GHz频率的ISM波段（图2）。

　　

　　图2：单片机集成射频收发器，如飞思卡尔的MKW20家庭，预计将在智能电网的高需求。

　　类似的单片机，基于8位8051核心，是可用的硅实验室。的Si106x x / 108家庭定位智能计量应用程序，特别是从电池提供电力，20年来这个家庭可以操作在一个电池，根据硅实验室。这可能是有用的设备将形成汉族的一部分，如下介绍。

　　集成

　　米预计将有许多不同的形状和大小，不仅监控使用的能量但几乎任何效用，或其效果。典型的公用事业，当然，气体和水，所以流米将形成一个大的一部分。使用类似Si106xx / 8 xx可以一起工作的另一个单片机专用计量功能，当然一些制造商可能需要所有这些功能合并为一个设备。

　　对于一些单片机这可能是一个挑战，但是爱特梅尔公司专门为这个应用程序已经开发了一个解决方案面积：SAM4C系列。描述这些是单片机作为智能能源应用soc，不难看出为什么。首先，设备在这个范围内整合两个胳膊Cortex-M4核心;一个（称为应用程序或主核心）是一个Cortex-M4运行在120 MHz，特点是内存保护单元和DSP指令。第二个（称为协同处理器和打算运行计量函数）是一个Cortex-M4F和功能一个单精度浮点单元（FPU）。图3显示了一个框图的SAM4C系列具有双核架构。

　　

　　图3:Atmel SAM4C系列提供了双手臂Cortex-M4核心结合应用程序代码与通信和安全。

　　它支持高性能AES 128至256加密和特性TRNG（真随机数发生器），公钥加速器和完整性检查模块基于安全散列算法（SHA1，SHA224 SHA256）。它还提供了四个物理反篡改检测I / o时间戳和立即清楚一般备份寄存器。这些特性允许SAM4C系列集成应用程序层、通信层和安全功能在一个单一的设备。

　　对安全的需要，显然，高智能能源应用程序，这里是一些制造商在哪里真正推动技术提供新的和创新的解决方案，所述下一个。

　　窥探

　　现在许多单片机提供片上加密符合标准包括3 des、AES、RSA和ECC和已经用于协议如无线个域网、wi - fi和蓝牙。硬件加速的加密技术也变得越来越普遍，尤其是在单片机针对智能能源领域。加密算法运行不可或缺的一部分存储和在这里是安全的关键德州仪器的基于铁电随机存储器（弗拉姆号）MSP430的设备可能会特别感兴趣的。

　　??像闪存，弗拉姆号不需要电荷泵，这有两个好处，首先它意味着单片机需要较少的权力内存读/写，使这样做可行更经常在一个电池驱动的应用程序。智能电器、智能流量计或智能热量表这将为电池变化之间time-in-service提供显著的好处。但也许更重要的是，从安全的角度，就是因为没有电荷泵，没有“警示”power-spike发生之前存储的关键。这个签名是不受欢迎的入侵者会寻找为了捕捉的关键。

　　MSP430F6家族的另一个好处，在安全敏感的应用程序，是保证它将完成一个弗拉姆号写即使权力过程中被移除。它达到这样的目标，集成收发器电容存储足够的电力来完成这个过程。这与一个Flash或EEPROM-based设备，必须复制的数据被存储在停电的情况下的过程。显然，从安全的角度，将是更好的避免这种情况下，和“弗拉姆”提供了这种优势。

　　结论

　　智能电网和智能计量行业自然是由标准IEC 62056、覆盖等公认的规范dlm（设备语言信息规范）和COSEM（同伴规范能源计量），以及协议包括无线个域网、蓝牙和wifi（更不用说线程、失重等现在出现）。支持这些标准和规范，并能提供一定程度的分化，是半导体供应商剩余的关键在这个市场，并继续开发创新和有利的解决方案。幸运的是，这个行业就是这样充满创新和智能家居的承诺，物联网，甚至行业4.0都画得更近。这种新的景观将确保供应安全，和发挥重要作用在降低能源成本，在所有情况下。

　　

　　图4：飞思卡尔智能电网和计量解决方案概述。