TERIDIAN 71M6534H演示板：三相电能表芯片评估利器

在当今电子工程师的工作中，对于三相电子电能计量应用的评估和开发，一款优质的演示板必不可少。TERIDIAN Semiconductor Corporation的71M6534H演示板就是这样一款出色的工具，它为我们提供了便捷且高效的途径来评估71M6534H器件在三相电子电能计量中的性能。下面，我们就一起来深入了解这款演示板。

文件下载：71M6534H-DB.pdf

一、入门须知

1.1 演示板概述

71M6534H演示板集成了71M6534或71M6534H集成电路、诸如串行EEPROM、仿真器端口和板载电源等外围电路，还配备了一个调试板，可通过RS232端口与PC连接。其闪存中预先编程了演示程序，能执行所有底层函数调用，直接管理外设、闪存编程和CPU相关功能。并且，板上的71M6534/6534H IC预先设置了默认校准因子。

1.2 安全与防静电注意事项

连接带电电压到演示板系统会使板上存在潜在危险电压，该演示系统对静电放电（ESD）敏感，因此在处理演示板时务必采取防静电措施。在连接带电电压后操作演示板时，要格外小心！

1.3 演示套件内容

演示套件包含D6534T14A2演示板（带有71M6534H IC和预加载的演示程序）、调试板、两个5VDC/1000mA通用壁式变压器、一根2m长的DB9串行电缆以及一张包含文档、演示代码和实用程序的CD - ROM。

1.4 演示板版本

本文档发布时，仅有D6534T14A2（标准）版本的演示板可供使用。

1.5 兼容性

本手册适用于71M6534或71M6534H芯片版本A03、演示套件固件版本4p6q以及D6534T14A2演示板。

1.6 建议配备但未包含的设备

进行功能演示需要配备带有RS232端口（COM端口）的PC（运行MS - Windows® XP、ME或2000版本）；进行软件开发（MPU代码）则需要Signum ICE（ADM - 51）和Keil 8051 “C” 编译器套件（CA51）。

1.7 演示板测试设置

1.7.1 电源设置

演示板的电源有多种选择，可以使用交流线路电压的A相（内部电源，仅适用于A相电压超过220V RMS时），也可以使用演示板上的外部5VDC连接器（J1）或调试板上的外部5VDC连接器（J1）。电源跳线JP1的设置要与电源选择一致，通常情况下，JP1应该保持连接状态。

1.7.2 串行连接电缆（调试板）

连接DB9串行端口到PC时，可以使用直连电缆或“零调制解调器”电缆。使用直连电缆时，JP1和JP2插入，JP3和JP4空置；使用“零调制解调器”电缆时，跳线配置相反。不同电缆的具体连接方式可参考文档中的表格。

1.7.3 运行检查

上电几秒后，演示板上的LCD显示屏应显示“HELLO”问候语，随后交替显示累积能量和“Wh”。按下并按住演示板上的PB开关，显示屏将循环显示一系列参数。调试板插入演示板的J2后，调试板上的LED DIO1将以1Hz的频率闪烁，表示CE活动；LED DIO0将以5Hz的频率闪烁，表示MPU活动。

1.7.4 串行连接设置

连接DB9串行端口到PC后，启动HyperTerminal应用程序，创建一个会话，设置端口速度（根据跳线JP16选择9600bd或300bd）、数据位为8、奇偶校验为无、停止位为1、流控制为XON/XOFF。连接建立后，按下 键，应出现提示符“>”，输入“>? ”可查看演示代码帮助菜单，输入“>i ”可验证演示代码版本。

二、演示板使用方法

2.1 串行命令语言

演示板通过命令行界面（CLI）与演示代码进行通信，使用CLI可以方便地修改计量参数、访问EEPROM、启动自动校准序列、选择显示参数和更改校准因子等。例如，输入“?”可查看命令列表，不同的命令组合可实现不同的功能，如访问CE数据RAM、MPU数据RAM等。

2.2 用于能量测量

该演示板专为电流互感器设计，可直接与匝数比为2000:1的电流互感器配合使用，预设的Kh因子为3.2。施加电压且有负载电流流动时，红色LED D5每采集到3.2Wh的能量总和就会闪烁一次，LCD显示屏设置为显示模式3（通过串行接口输入命令 >M3 ）时将显示累积的Wh能量；同理，红色LED D6每采集到3.2VARh的能量总和就会闪烁一次，LCD显示屏设置为显示模式5（通过串行接口输入命令 >M5 ）时将显示累积的VARh能量。

2.3 调整Kh因子

演示板出厂时预设的缩放因子Kh为3.2，若要与校准负载或电表校准系统配合使用，需要将其连接到交流电源，并正确连接电流互感器。Kh值可以通过读取IMAX和VMAX的值，并代入相应公式计算得出。几乎可以通过公式求解WRATE来选择任何所需的Kh因子。

2.4 适配不同的电流互感器

演示板默认适用于2000:1的电流互感器，若使用不同匝数比的电流互感器，需要根据公式计算并更换二次侧电阻，以确保71M6534 IC的输入电压在合适范围内。不建议简单缩放IMAX，因为这可能导致输入电压超出范围，影响测量精度。

2.5 适配不同的电压分压器

演示板配备了用于电压测量的电阻分压器网络，默认的电压缩放比为1:3393.933。若使用不同的电压分压器或外部电压互感器，需要采用类似电流互感器的缩放技术进行调整。使用电压互感器时会引入相移，需要进行负相角补偿。

三、校准参数

3.1 通用校准程序

71M6534/6534H芯片可以使用任何校准方法，本手册推荐采用三次或五次测量的校准方法，因为它们适用于大多数基于计数“脉冲”的手动校准系统。无论使用哪种校准程序，都需要将校准因子应用到芯片中，以确保芯片准确运行。校准因子存储在CE RAM的特定地址中，可以通过命令行界面进行设置。

3.2 校准宏文件

校准宏文件是一个包含串行接口命令序列的简单文本文件，可以使用记事本或等效的ASCII编辑器程序创建。通过HyperTerminal的“Transfer -> Send Text File”命令可以执行该文件，实现临时校准。但在更新闪存之前，每次上电都需要重新加载宏文件。

3.3 更新6534_demo.hex文件

使用d_merge程序可以将宏文件中的值更新到6534_demo.hex文件中，该程序在DOS命令行窗口中执行。更新后的十六进制文件可以通过ICE端口写入71M6534H芯片，使校准永久生效。

3.4 不使用ICE或编程器更新闪存中的校准数据

可以通过串行接口命令“> ]U ”将临时输入到CE RAM的数据永久保存到EEPROM中。复位后，如果EEPROM中存在数据，则从EEPROM复制校准数据；否则，从闪存中复制。

3.5 自动校准（Auto - Cal）

演示代码可以执行单点快速自动校准，校准步骤包括：在I/O RAM中输入电压和电流的操作值，将操作电压和电流以零度相角施加到电表，通过串行接口输入CLB命令，校准程序会自动将存储校准因子的CE地址重置为默认值，并进行温度补偿。校准完成后，可以通过CLS命令将校准因子存储到EEPROM中。

3.6 加载6534_demo.hex文件到演示板

71M6534/6534H IC提供了用于将代码加载到内部闪存的接口，编程需要特定的在线仿真器（如ADM51）或闪存编程器（TFP - 2）。在加载新文件之前，需要先擦除闪存中的现有固件，然后使用相应工具加载新文件。

3.7 编程接口

该芯片的闪存下载器/ICE接口信号包括E_RXTX（数据）、E_TCLK（时钟）、E_RST（复位）、ICE_E（ICE使能）等，这些信号在仿真器接口连接器J14上可用。其他信号可用于可选的跟踪调试器。

四、演示代码

4.1 演示代码描述

演示板出厂时在71M6534或71M6534H芯片中预加载了版本4.6q或更高的演示代码。该代码提供了基本的计量功能、实时时钟（RTC）管理、通过串行接口进行控制和显示的功能，还提供了访问底层IC功能的库，可作为代码开发的基础。详细描述可参考《软件用户指南》（SUG）。

4.2 重要的演示代码MPU参数

演示代码中，某些MPU XRAM参数被赋予固定地址，方便外部访问。这些参数包括计量输入参数、可选脉冲源、瞬时输出变量、状态字和累积输出变量等。可以通过串行接口使用特定命令读取和写入这些变量。

4.3 涉及MPU和CE的有用CLI命令

文档中列出了一些涉及MPU数据内存的重要CLI命令，如清除累加器、设置IMAX和VMAX值、显示累积能量、控制LCD显示等。这些命令可以帮助我们更方便地操作和调试演示板。

五、应用信息

5.1 校准理论

典型电表存在相位和增益误差，校准过程中需要测量这些误差并引入校正因子。可以采用三次测量、五次测量或快速校准的方法进行校准。不同方法的计算过程和公式在文档中有详细介绍。

5.2 校准程序

校准需要使用校准系统，确保电压在施加电流前稳定几秒，以初始化芯片和稳定相关电路。每个电表相位需要单独校准，分别介绍了三次测量、五次测量、快速校准（自动校准）和Rogowski线圈传感器的校准程序。同时，文档中还提供了校准电子表格，方便进行校准计算。

5.3 补偿非线性

非线性在低电流时最为明显，可通过使用QUANT_n变量消除每个通道的非线性。该变量可以根据观察到的误差、VMAX、IMAX和LSB值计算得出。

5.4 校准和补偿RTC

71M6534的实时时钟（RTC）由晶体振荡器控制，可通过模拟速率调整和数字速率调整两种机制进行校准和补偿。模拟速率调整使用I/O RAM寄存器RTCA_ADJ[6:0]，数字速率调整通过写入PREG[16:0]和QREG[1:0]实现。

5.5 原理图信息

文档提供了演示板的原理图设计提示，包括V1引脚的组件选择、复位电路、振荡器、EEPROM、LCD和光接口等方面的设计注意事项。

5.6 测试演示板

介绍了如何测试71M6534/6534H IC和外设，包括功能电表测试、EEPROM测试、RTC测试、硬件看门狗定时器测试和LCD测试等。通过这些测试，可以评估演示板的功能和性能。

六、硬件描述

6.1 D6534T14A2板描述

详细介绍了演示板上的跳线、开关和测试点的功能和用途，包括电压输入、电源选择、LED控制、通信接口等方面的设置。

6.2 板硬件规格

演示板的硬件规格包括PCB尺寸、工作温度、电源供应、输入信号范围、接口连接器、功能规格、控制和显示以及测量范围等方面的参数。

七、附录

附录包含了D6534T14A2演示板和调试板的详细信息，包括原理图、PCB布局、物料清单、71M6534H IC描述以及快速校准公式等。这些信息为工程师进行深入的设计和开发提供了有力的支持。

总的来说，TERIDIAN 71M6534H演示板为三相电子电能计量应用的评估和开发提供了全面而强大的功能。通过本文的介绍，相信大家对该演示板有了更深入的了解。在实际应用中，我们可以根据具体需求，灵活运用演示板的各项功能，进行精确的计量和校准，从而推动电子电能计量技术的发展。你在使用类似演示板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。