數(shù)字技術(shù)對世界的改造將人類帶進信息時代，無論是消費電子、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)、汽車、或者航空及軍工領(lǐng)域，數(shù)字技術(shù)無處不在。然而，為信息化社會提供能源的電力系統(tǒng)在數(shù)字化技術(shù)應用上卻走在了后面，由于種種原因，全球大部分國家的電力網(wǎng)絡老化，電力設(shè)備、電力管理的數(shù)字化程度低，電力使用效率低下，電力管理手段落后。

一場金融危機將智能電網(wǎng)這個為絕大多數(shù)人所不熟悉的概念變成全球熱門話題，為促進經(jīng)濟復蘇以及隨著全球各國面臨節(jié)能減排的壓力增大，智能電網(wǎng)的節(jié)能作用、巨大的市場前景、社會效應讓包括谷歌、微軟、IBM等全球的巨頭關(guān)注，甚至進入一些主要國家的國家戰(zhàn)略規(guī)劃中。有研究數(shù)據(jù)顯示，到2020年，全球通過使用智能電網(wǎng)可減少10億余噸二氧化碳排放量——約占2008年全年二氧化碳排放量的三十分之一。

智能電網(wǎng)引入了“信息流”感念，即把電能流、信息流結(jié)合在一起，在傳輸能源的同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，促進能源的合理有效利用和管理。通過優(yōu)化模型對數(shù)據(jù)進行深度挖掘和分析，預測電能流的情況，如電壓變化和用電量分布，為發(fā)電、輸電、配電、用電各方及監(jiān)管單位提供信息決策，最終實現(xiàn)清潔發(fā)電、高效輸電、動態(tài)配電、合理用電的智能電網(wǎng)的目標。

對于智能電網(wǎng)的概念，各國并無標準定義，事實上目前智能電網(wǎng)相關(guān)的各個環(huán)節(jié)的標準、架構(gòu)等并無統(tǒng)一的標準。各個國家因為目標的差異，智能電網(wǎng)概念背后的實質(zhì)內(nèi)涵差別較大。中國國家電網(wǎng)公司給智能電網(wǎng)的定義是，以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動化、互動化為特征的統(tǒng)一堅強智能化電網(wǎng)。很明顯，支撐中國（抑或全球）智能電網(wǎng)的將是通信技術(shù)、信息處理技術(shù)和控制技術(shù)，對應到相關(guān)的市場將涉及智能計量(智能電表)、電網(wǎng)智能化(網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施及其控制)以及公用事業(yè)的信息技術(shù)應用(智能數(shù)據(jù)管理)。每一個領(lǐng)域都意味著一個龐大的新興市場，同樣也意味著背后將涉及復雜的相關(guān)標準游戲規(guī)則。

圖1：智能電網(wǎng)將帶來的電力管理與應用的變革。

匯聚式處理器助您搶占先機

在智能電網(wǎng)成為熱門話題之前，各種數(shù)字技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用已經(jīng)逐漸增多，由于在發(fā)電、輸電、配電以及用電端對相關(guān)數(shù)據(jù)進行采樣和測量，這為模數(shù)轉(zhuǎn)換器和MCU創(chuàng)造了大量進入電力系統(tǒng)的機會。近年來，電力二次設(shè)備的設(shè)計思路呈現(xiàn)出多樣化的趨勢，這與處理器的多樣化和靈活性的大大提高密不可分。隨著智能化技術(shù)需求的發(fā)展，數(shù)據(jù)處理能力、通信處理能力要求日益提高，而且產(chǎn)品的多規(guī)格、多標準共存的現(xiàn)實要求方案越來越高的設(shè)計靈活性，工程師們又開始把關(guān)注的目光轉(zhuǎn)移到DSP技術(shù)。DSP+MCU的雙處理器方案解決了系統(tǒng)的控制和運算需求，但由此增加的開發(fā)復雜性、BOM成本帶來了新的挑戰(zhàn)。

（一） 匯聚式處理器的獨特優(yōu)勢

電力設(shè)備全球領(lǐng)導企業(yè)西門子對智能電網(wǎng)的一個重要觀點就是靈活性—不僅滿足客戶當前的需求，同時能應對未來發(fā)展的變革與挑戰(zhàn)。事實上，這種靈活性的要求涉及到智能電網(wǎng)相關(guān)的所有基礎(chǔ)設(shè)備，電力設(shè)備企業(yè)在未來相當長一段時間內(nèi)，應對智能電網(wǎng)市場需求的變革和挑戰(zhàn)將成為主旋律。

傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)轉(zhuǎn)變，要求電力設(shè)備具有更強的接口能力、通信能力和數(shù)據(jù)處理能力，這對電力設(shè)備的硬件方案平臺的選擇提出了極高的要求，這也應對了當前工業(yè)應用和測試測量支持以太網(wǎng)/無線連接實現(xiàn)易用性、針對高品質(zhì)測量的簡單連接、系統(tǒng)的可編程靈活性、從8/16向32位解決方案轉(zhuǎn)移的發(fā)展趨勢。此外，由于電網(wǎng)是封閉的網(wǎng)絡，同時涉及到國計民生的重大安全問題，智能電網(wǎng)標準在全球很難實現(xiàn)統(tǒng)一，多種標準共存將是必然。為此，能靈活滿足多種標準和功能要求的產(chǎn)品方案非常重要，這使得結(jié)合了MCU和DSP優(yōu)勢、具有軟件設(shè)計靈活性和強大處理能力的匯聚式處理器方案平臺具有明顯優(yōu)勢。

圖2：MCU、DSP和ASIC方案靈活性與運算能力比較。

Blackfin是ADI公司推出匯聚式處理器，基于由ADI和Intel公司聯(lián)合開發(fā)的微信號架構(gòu)，它將一個32位RISC型指令集和雙16位乘法累加信號處理功能與通用型微控制器所具有的易用性組合在一起。這種獨特匯聚式架構(gòu)很適合于全信號處理/分析能力要求，同時還可在單內(nèi)核器件上提供高效控制任務執(zhí)行能力。這種匯聚架構(gòu)非常符合包括智能電表在內(nèi)的智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)處理、各種高性能算法（如諧波分析）、通信功能的軟件實現(xiàn)，以及對各種系統(tǒng)控制功能的支持。

基于Blackfin處理器的方案可以方便地利用軟件來實現(xiàn)不同電力計量相關(guān)協(xié)議和各種通信協(xié)議算法，以及滿足各種功能組合要求。Blackfin處理器的強大處理能力使電力設(shè)備制造商能輕松實現(xiàn)各種通用或定制化的功能，能夠在不改變(或很少改變)硬件的情況下迅速適應不斷發(fā)展的標準和新型功能要求，并大大降低產(chǎn)品研發(fā)和制造成本。

自從2001年推出第一款匯聚式處理器產(chǎn)品，ADI公司先后共推出了若干系列、數(shù)十款具有各種功能組合和性能特點的產(chǎn)品，從300MHz對756MHz，從單核架構(gòu)到雙核架構(gòu)，價格最低低至5美元以下。強大的處理能力、高性能以及低成本特點符合電力二次設(shè)備市場的發(fā)展方向。

在外設(shè)上，Blackfin系列提供了豐富的選擇，包括片內(nèi)Flash、SDRAM或DDR控制器、并行接口PPI、異步串行接口UART、同步串行接口SPORT、串行主從控制接口SPI、I2C、通用定時器、看門狗、實時時鐘、GPIO管腳等，從而給客戶提供了極大的設(shè)計便利性和豐富的可用片上設(shè)計資源。

ADI還提供業(yè)界一流的工具、初學套件與支持，包括熟知的、能夠支持其他Blackfin處理器的ADI CROSSCORE軟件與硬件工具，這些工具包括VisualDSP++集成開發(fā)與調(diào)試環(huán)境(IDDE)、仿真器，以及EZ-KIT Lite評估版硬件。由于Blackfin提供了完整的硬件參考設(shè)計和軟件開發(fā)環(huán)境，使得電力二次設(shè)備客戶無論是移植老的應用方案還是重新開發(fā)新的應用方案，都非常方便。

同時，ADI在傳感器（如電表計量芯片）、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、運算放大器以及電力線通信等領(lǐng)域具有全球領(lǐng)先地位，基于Blackfin處理器的優(yōu)化系統(tǒng)方案平臺和ADI領(lǐng)先的模擬器件技術(shù)及電力線通信技術(shù)，從而有利于形成一個無縫連接的高性能元器件平臺，同時實現(xiàn)功能和性能的最優(yōu)化。