８Ｋ
Ｂｙｔｅ或更大）使更复杂的 数据处理成为可能；更多的Ｉ／０以支持周边器件，如
３２Ｋ
ＳＰＩ、１２Ｃ、ＬＣＤ驱动、ＳＵＡＲＴ以及带温度补偿的ＲＴＣ 等。因此，几乎所有电能表企业都需要重新设计方
一２６４一
ｌ叠；’２０１０第二十届中国电工仪器仪表产业发展论坛暨展会
外１，研发人员对电能表企业的贡献突出，得到老板 的宠爱与高薪当然是正常的。
三、数字万用表主芯片发展的历史回顾
数字万用表是一类使用数量大、用于电参数测 量、可靠性要求高、成本要求极低的民用仪表，该仪 表在商品属性、产品研发、生产流程方面非常类似智 能电能表，回顾它主芯片发展的历程能帮助我们看
清智能电能表主控芯片的发展趋势。
百之多，拥有完整的技术，打造完全自主知识产权的 专用芯片，绝大多数厂家都无这个财力和技术能力， 而有财力和技术能力的少数厂家，面对每年几百种
的智能电能表，外围电路多（特别是功能复杂的电能
外）。在这样的情况下，估计２０１０年７、８月份以后， 各电能表企业的研发部门工作量将大幅下降（电能 表研发工作做完，批产已定型稳定），２０１１年开春，只 做国内电能表的电能表企业，研发部门己无事可做， 要有新表设计，可能要三年以后。因此，若干业内资 深工程师称国网电能表设计工作是“最后一次设 计”。
７１０６、ＩＣＬ
７１０７、ＩＣＬ７１３５之一
前还存在着设计不成熟、安全攻防问题并未完全解 决、制造工艺、计量及时钟精度调校、各网省局新增 功能等等问题。这些问题的解决使用ＭＣＵ编程实现 方案来实现困难都比较大，对中小表厂而言则更困
难。
数字式万用表专用芯片按芯片说明画ＰＣＢ板，焊外
围电路。３、低成本要求时使用台湾Ｃｙｒｕｓｔｅｋ公司
ＲＯＭ、４Ｋ Ｂｙｔｅ ＳＲＡＭ、２Ｋ Ｂｙｔｅ ＣＰＵ、６４Ｋ Ｂｙｔｅ
再看看扫平一切的山寨手机，其根源是台湾联发
科（ＭＡＸ）公司提供了最为简单的手机设计平台和系
列定制芯片，使得数百人团队的手机Ｄｅｓｉｇｎ 成为历史。联发科手机方案其实质是ＩＣ厂家为你做
Ｈｏｕｓｅ
Ｅ２ＰＲＯＭ、带温
补的独立ＲＴＣ、４ｘ３２或８ｘ２８ ＬＣＤ驱动、双Ｗａｔｃｈ— ｄｏｇ、多通道１２Ｂｉｔ ＭＤ、多个智能电能表专用（功能）电
且形成多赢的局面。
在物联网的应用中，电力行业在目前为止是物 联网应用的一个最大的领域，蜂窝通信技术，不适宜 于可靠性要求非常高、响应要求非常及时的场景，但
智能电能表主控芯片的发展趋势
王瑞毅 （苏州银河龙芯科技有限公司
１０００８０）
一、引言 ２００９年１１月，国家电网公司公布了Ｑ／ＧＤＷ
案。
除了新标准的公布，电能表行业近期还有一件 大事：国家电网公司从２０１０年起改革电能表招投标 方式，改以往的各网省局独立招标采购为集中规模 招标采购“总部统一组织，网省公司具体实施”。这两 件事情引发了中国电能表行业的一次大变革。作为 智能电能表核心部件一主控芯片，在这次行业的大
向定制（专用）芯片方案的变化是由国际数字万用表
标准的定型及万用表企业大规模竞争而促成的，和 我们今天的智能电能表市场现状何其类似。
“硬化”，以提高智能电能表产品的运行可靠性。这样 的定制芯片，由于集成度更高，其成本远低于上述数 个芯片之合。例如苏州银河龙芯公司即将上市的
ＳＴＭ０８ＧＣｌ０１ＭＢ智能电能表定制芯片，用于单相智 能电能表，管脚８０Ｐｉｎ，内带８Ｂｉｔ ｎＡＳＨ
ＥＳ５１９６０数字万用表芯片按芯片说明画ＰＣＢ板，焊
外围电路。不同精度（３
设置口与指令）即可。
１／２、４
１／２）、不同量程、不同功
能、不同显示要求只需选不同芯片或进行设置（ＩＣ有 现在，中国的万用表企业只设有工艺部门而无 研发部门，如有则只是负责开发外壳、包装和画板， 新产品的开发等于新外壳新ＬＣＤ的开发。
２００５年前后数字万用表主芯片由ＭＣＵ编程方案
智能电能表主控芯片定制即是按标准要求“量 身定做”主控芯片，它不多不少（有少量余量）刚够智 能电能表用，智能电能表所需的功能，除必须独立的 某些功能电路（例如ＥＳＡＭ芯片、光隔，电隔的接口
芯片、需电隔的计量芯片等）外，全部集成在一块ＩＣ 中，智能电能表的一些重要功能，在片内独立运行并
４Ｘ３３或更大的ＬＣＤ驱动芯片，还需要一些基准、复 位、掉电欠电管理、外硬件Ｗａｔｃｈｄｏｇ等电路，当智能 电能表新标准确定后，这些硬件基本被确定。ＭＣＵ
编程实现方案的电能表主电路部分虽各家选用
１单片机。
到了２００５年以后，使用ＭＣＵ编程实现数字式
ＭＣＵ不同和编程程序不一样，但采购成本基本相 同，ＭＣＵ编程实现方案主电路部分大致采购价为： ７＋２．５＋９＋２．５＝２１元。因此，ＭＣＵ编程实现方案的智能
的引入凸显了中国特色。
么呢，本文试图给出一个个人的答案，供业内人士参 考。
二、电能表研发部门和使用通用ＭＣＵ设计新表
在现行情况下的尴尬 电能表研发部门历来是各电能表企业的核心和 骄傲所在，小的电能表企业最少的也有３～５人，大型 电能表企业甚至有２００人以上。在上述两件事情发 生以前，每个电能表企业的研发部门有可能为３６个 网省局（国家电网３ｌ、南方电网５）提供电能表开发工 作（由于中国电能表企业研发主要针对国内市场，本 文中仅论述国内电能表研发部分），每个网省局需要 的电能表再少也有７、８种，再加上需求的变化，经常
来每年都有新规范，现在的国网标准是花了一年多 时间、数十家单位、上百名专家定下来的，三五年内
使用单片机（ＭＣＵ）通过编程来实现主控芯片的 方法有如下缺点，１、选用的单片机（ＭＣＵ）是从通用 ＩＣ企业的ＭＣＵ系列中选出来的，当然无法达致硬件 的最佳配置，硬件不足就外挂Ｅ２ＰＲＯＭ、ＲＴＣ、ＬＣＤ 驱动等，造成成本增高和可靠性下降。２、众多功能靠
以上情况发展下去，各电能表企业的国内新表
表）、成本高、可靠性及寿命差、调试校验复杂，比较 适合用量少、售价高、制造和维护能力强的市场需
求。
但这次的国网新标准电能表，需求数量大，据说 ３年内要安装１．７亿只；数百个厂家竞争，低端报价 已接近ＭＣＵ编程主控芯片方案所制成的智能电能 表材料总价，基本无利可图；ＭＣＵ编程工程师水平 参差不齐，各厂检测能力和思路不同，好多产品问题 发现时己交出去好多万台，ＭＣＵ编程主控芯片方案 电能表所需器件多、制造检验复杂、可靠性及寿命 差，很难在大批量生产条件下保证质量。
电能表整表采购成本已接近极限。 除成本外，ＭＣＵ编程实现方案的智能电能表目
万用表芯片的方案逐步淘汰，进入定制传用）芯片方
案时代。目前常用的产品方案情况如下：１、使用美国
Ｔｅｌｃｏｍ公司ＴＣ８１３１、ＴＣ８１２９数字式万用表专用芯
片之一按芯片说明画ＰＣＢ板，焊外围电路。２、使用
美国Ｍａｘｉｍ公司ＩＣＬ
６４Ｋ
洧时几个月一次）改变设计要求，因此每年国内市场
所需新研发的电能表都超过３００种以上，按５年一 个阶段算，全国所需新研发的电能表超过１０００种， 即使超过５００人的设计所也绝难完成，何况每次电 力部门所给的时间都很短。因此，电能表研发部门加 班加点成了常事，由于研发决定了拿单（商务因素除
Ｂｙｔｅ或更大、ＳＲＡＭ
当影响电能表行业的两件大事发生以后，随着
新技术新产品
新表要求，他们也不敢去打定制芯片的主意，即使想 到，企业无芯片专业人才，又无基础ＩＰ，想做也不是 一、二年的事，这样一来，单片机（ＭＣＵ）这个万金油就
是必然和最好的选择了。
时间的推移，每个电能表企业的研发部门的工作将 发生巨大变化。第一，每年所需设计的产品数量大幅 度下降，原来每年全国需设计超过３００种新电能表， 现在好几年只有２１种电能表需要新设计。第二，原
在当前新的形势下，中国的电能表企业面临如
设计技术人员及相关部门被逐步裁撤也是必然的 了，下一次需要他们取决于标准的更新时间，尽管几
年后有更新，一年有几百种电能表需要研发的历史
将不会再来，现有的新表设计技术人员超过９０％在
三年内转行也将成为事实。 目前，国产的所有智能电能表的核心控制部件
都是使用一片单片机（ＭＣｕ）通过编程来实现的，这与 西方国家的电能表企业做法完全不同，西方国家的 每个电能表企业都有自己的定制芯片，不同种类电 能表使用不同芯片，它们的做法一般都是片内仪表 总线上挂多个硬件模块来形成系列芯片，更换软件 和增减硬件模块来实现主控功能，因此他们新表研 发周期比我们长得多（需要出新芯片，一般为２５。３０ 周），但参数更改、已有功能调整、同系列电能表的速 度比我们快得多且质量水平高得多。他们可以卖表， 但决不单卖主控芯片。他们这样做有什么好处？我国 企业为什么要使用单片机（ＭＣＵ）通过编程来实现主
Ｉ暑＝三’２０１０第二十届中国电工仪器仪表产业发展论坛暨展会
目前正在操作的许多方面，还是值得进一步推
敲与研究。 ８蜂窝通信技术在电力行业中的广泛应用前景
新技术新产品
是鉴于电力行业许多应用是在可靠性要求不太高、 但是短期失效容错能力强的场景，由于综合成本低 廉、实施便利，使用蜂窝通信技术还是非常合适的， 并且由于电力行业使用的总量非常大，蜂窝通信技 术在电力行业的使用仍然具有极大的市场容量、并
软件编程来实现，当意外或编程者未考虑到或编程
想改也改不了。２０１１年２０１２年或许再往后，除了在 新标准表基础上为各网省局做一点个性化增添外，
国内电能表无研发工作可做（高精尖或超前研发除
错时，电能表将会出现故障；由于ＭＣＵ只有一个 ＣＰＵ，所有动作是依序进行，当外界请求多处迸发且 中断嵌套处置下不当时，会出现不可预见故障；ＭＣＵ 容易在外干扰下死机，造成电能表不能正常工作。３、 使用单片机（ＭＣＵ）通过编程来实现主控芯片所制成
此次智能电能表新标准提出的技术要求远高于 以往概念的“智能电能表”，新标准对电能表在计 量、费控、通信、功耗、电子线路布线上均有更高要 求，例如以往的单相智能表除计量外一般只有几项