近年來，在全球范圍內(nèi)，人們對(duì)電的需求日益增加，智能電表的使用范圍也迅速擴(kuò)大，以此鼓勵(lì)節(jié)約能源、支持電力行業(yè)開放并防止偷電現(xiàn)象發(fā)生。調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，世界各地每年安裝的符合DLMS標(biāo)準(zhǔn)并具備增強(qiáng)安全性能的智能電表的數(shù)量預(yù)計(jì)從2016年的3000萬增加到2020年的1.1億，因此，保證電表數(shù)據(jù)的安全性和降低電表價(jià)格已成為智能電表使用數(shù)量徒增的關(guān)鍵因素。

RL78/I1C系列微控制器(MCU)是瑞薩電子向電表市場(chǎng)，特別是智能電表市場(chǎng)，推出新款產(chǎn)品，旨在滿足國際標(biāo)準(zhǔn)DLMS的要求，增強(qiáng)安全功能并提升算術(shù)運(yùn)算速度。

RL78/I1C系列新MCU提供七種版本，片上存儲(chǔ)容量包括：64KB(用于低端單相電表)、128 KB(用于高端單相電表)和256 KB(用于三相電表)。封裝管腳數(shù)量包括：64管腳(滿足節(jié)省空間的需求)、80管腳(用于新興國家使用的單相電表)、100管腳(旨在滿足高級(jí)應(yīng)用的單相電表)。

RL78/I1C系列產(chǎn)品分布

RL78/I1C微控制器(MCU)的主要特性：

（1）能夠在單片上進(jìn)行電功率測(cè)量處理和DLMS處理，與雙片配置相比，功耗降低30%

在向通信模塊傳輸功率測(cè)量MCU測(cè)得的電表數(shù)據(jù)時(shí)，智能電表需要具備符合DLMS標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證和加密/解密功能。為此，RL78/I1C微控制器集成了一個(gè)AES硬件引擎，支持最新ECB/CBC/GCM三種模式，性能20倍于軟件AES加密。

作為電表行業(yè)內(nèi)首款在硬件中執(zhí)行DLMS標(biāo)準(zhǔn)所要求的AES GCM加密模式的微控制器，RL78/I1C與在現(xiàn)有瑞薩MCU上使用軟件處理的加密解密技術(shù)相比，該款微控制器可提供20倍或更高的速度提升。此外，片上鎖相環(huán)(PLL)可將最大工作頻率從24MHz提升到32MHz，而且硬件32位乘累加器能夠更好地對(duì)24位DSAD采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從而將算術(shù)運(yùn)算能力增強(qiáng)約30%。這意味著，使用單芯片就可同時(shí)進(jìn)行電功率測(cè)量處理和DLMS處理。

RL78/I1C內(nèi)置32位乘累加器

該RL78/I1C MCU可在執(zhí)行處理工作支持DLMS通訊的同時(shí)處理電功率測(cè)量工作。為了更好的支持AMI通訊，I1C系列最大可擴(kuò)展至256KB內(nèi)存，能夠儲(chǔ)存電力測(cè)量處理和DLMS處理的程序代碼。相較于早期由功率測(cè)量和專用DLMS處理MCU組成的雙片解決方案，它可以將功耗降低約30%，并大幅節(jié)約降低系統(tǒng)成本。

（2）支持三相四線電表，從而支持單相到三相的新產(chǎn)品

事件鏈接控制器功能和調(diào)相功能可以與四通道24位ΔΣ模數(shù)轉(zhuǎn)換器和三通道10位逐次逼近寄存器(SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器配合使用。這樣可以按照三相四線電表的要求進(jìn)行七通道電流電壓測(cè)量。除傳統(tǒng)單相兩線和三相三線電表外，增加對(duì)三相四線電表的支持能夠讓電表制造商使用RL78/I1C作為公共平臺(tái)來開發(fā)各種工業(yè)用和民用電表。

此外，瑞薩電子已將現(xiàn)有RL78/I1B的功能和特性擴(kuò)展到了新型MCU中，同時(shí)改進(jìn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)在使用獨(dú)立電源和功率監(jiān)測(cè)功能操作期間待機(jī)模式的電流消耗達(dá)到0.7μA(典型值)。例如，盡管外部高速晶振可用于RL78/I1C,但是同樣可使用片上高速晶振以降低成本，使方案更具競(jìng)爭(zhēng)力。

在實(shí)際使用中，片上高速晶振可以通過低速晶振時(shí)鐘源來計(jì)數(shù)，且成本不會(huì)增加，因?yàn)橥鈷斓?2K晶振本身也是系統(tǒng)所需要的。計(jì)數(shù)值與HOCODIV預(yù)先設(shè)定的值進(jìn)行比對(duì)，獲取誤差值，然后電路自動(dòng)進(jìn)行正負(fù)偏差修正。數(shù)據(jù)表明，RL78/I1C高速片上晶振可以保證時(shí)鐘運(yùn)行精度控制在+/-0.05%以內(nèi)。

RL78/I1C高速時(shí)鐘架構(gòu)

另一方面，瑞薩電子的時(shí)鐘設(shè)計(jì)比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的時(shí)鐘設(shè)計(jì)更適合電表應(yīng)用。有些市場(chǎng)的電表需要做浪涌測(cè)試，且測(cè)試過程中系統(tǒng)必須保持在正常運(yùn)行狀態(tài)。正是考慮到這個(gè)要求，RL78/I1C的系統(tǒng)及計(jì)量采用片上高速晶振，相比于其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手采用基于32K晶振來倍頻做時(shí)鐘源，具有更好的穩(wěn)定性及抗干擾能力。

瑞薩電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)具備高抗干擾能力

實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)采用獨(dú)立電源進(jìn)行供電，僅需0.7uA (典型值)運(yùn)行功耗，最低工作電壓可至1.60V。當(dāng)外部發(fā)生異常事件導(dǎo)致RTC停止運(yùn)行，RTC可瞬間記錄該時(shí)間點(diǎn)以便復(fù)原。此外，RTC可以在CPU休眠的時(shí)候正常工作，萬年歷及時(shí)鐘的正常讀取無需CPU參與，并可防止外部非法讀取(比如通過外部事件響應(yīng)來獲取)。

RL78/I1C電源管理系統(tǒng)

RL78/I1C還同時(shí)增加了硬件過零檢測(cè)功能，確保DSAD每路都有相位調(diào)整單位。正是這個(gè)功能，使得DSAD在轉(zhuǎn)換完成后直接觸發(fā)SAR ADC， 以完成三相電能的計(jì)量。該操作模塊裝備了備用電池，即使在斷電的情況下，CPU和外設(shè)功能也可以繼續(xù)工作。

（3）電表模擬評(píng)估工具包和電表參考工具包有助于將開發(fā)時(shí)間縮短約25%，并降低開發(fā)成本

全球市場(chǎng)對(duì)電表的需求正迅速增加，尤其是在新興市場(chǎng)國家。這就要求加快新型電表的開發(fā)速度，以及更高效地利用當(dāng)前的專業(yè)知識(shí)。通過在初始研究階段使用電表模擬評(píng)估工具包，無需實(shí)際編寫程序即可開始對(duì)RL78/I1C的性能特點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估。電表參考工具包中包含實(shí)現(xiàn)測(cè)量功能的硬件和驅(qū)動(dòng)器以及高度可靠的DLMS庫。它可以用于電表開發(fā)階段將開發(fā)時(shí)間縮短約25%(與自主開發(fā)相比)，還可以降低成本。