发布时间：2023-05-12 阅读量：47837 来源: 我爱方案网 作者: 北京远大创新科技有限公司，熊锋
【导读】根据国家能源局2020年能源领域行业标准制修订计划，中国电力科学研究院有限公司牵头起草了《12kV一二次融合成套柱上开关》、《12kV一二次融合成套环网箱》两项电力行业标准。2021年6月中国电科院配电技术中心组织30余家配电开关及配电终端主流生产企业开启了两项标准的执行。
在过去的二年，新规不断应用在设备端口。标准规定DTU采用双核设计，区分实时核和管理核。实时核需要MCU保证完成保护和高速采样，管理核需要高性能处理器实现状态检测数据接收和分析及通信。硬件接口规定3路以太网、多路串口、4G通信、国密加密芯片、北斗定位对时等。
北京远大创新科技有限公司基于其庞大的电力客户群体、与上海先楫半导体科技有限公司通力配合，用国产高性能RISC-V内核MCU设计了一款DTU/FTU最小系统核心板。客户可以根据国网标准固定外部设计，还能扩展自定义功能。
电网自动化系统一般由以下部分组成：配电主站、配电子站（常设在变电站内，可选配）、配电远方终端（FTU、DTU等）和通信网络。配电主站位于城市调度中心，配电子站部署于110kV/35kV变电站，子站负责与所辖区域DTU/FTU等电力终端设备通信，主站负责与各个子站之间通信。
如下是最小系统板框图：
考虑到系统的秒级响应要求、电网对自主可控的要求等因素，远大创新设计团队并没有选用ARM Cortex-A核跑操作系统的设计思路，而是选用了先楫半导体的高性能MCU HPM6750IVM。该MCU为BGA289封装，多达195个GPIO；2M的SRAM，灵活可选容量的外挂FLASH；内部DSP单元，支持SIMD和DSP指令；RISC-V双内核完全自主可控，主频816M，创下了高达9220CoreMark和高达4651DMIPS的MCU性能记录。芯片工作温度在-40℃~105℃，满足电力行业苛刻工作环境。
双千兆以太网：根据标准要求，扩展了一路SPI转以太网接口
双USB接口：支持扩展网口与外挂4G
17路串口：满足串口通信需求
4路高速SPI：支持外挂加密芯片、ADC芯片、SPI转以太网芯片
4路IIC：支持外挂实时时钟、温湿度传感器等
1个16bit ADC和3个12bit ADC：支持模拟量的采集
核心板配套的FTU/DTU示例程序包含rt-thread操作系统、Lwip网络协议栈、flash文件系统、本地数据库、相应外设驱动示例，能极大的帮助客户简化开发。
同时该方案还有硬件完全兼容的HPM6450IVM单核版本，可以灵活适应各种电力的高低端应用场景。支持FreeRTOS、RT-Thread，并适配了轻量级的鸿蒙系统。
国际形势风云莫测、贸易战愈演愈烈，电网安全和稳定至关重要，广大电力设备制造商对国产自主可控替代需求越来越强烈。北京远大创新科技有限公司长期关注电力行业，紧跟国网、南网行业标准，为众多电力设备制造商提供方案定制、元器件供应链等多元化服务。
目前北京远大创新科技有限公司推出多个国产化方案，广泛应用于电力设备制造商，并通过“我爱方案网”平台推广，为电力行业国产化做出了自己的贡献。了解更多电力设备方案设计可联系我，熊锋13925256340。
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【小知识】时钟芯片一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，英文名称：Real-time Clock/Calendar Chip（简称：RTC），可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能。采用IIC通信接口。
晶振作为电子设备的"心跳发生器"，其起振状态直接决定系统能否正常运行。本文深度解析四种检测方法的实战要点：示波器法需规避探头电容引发的停振风险，万用表电压法需警惕芯片故障导致的误判，频率计通过波形特征精准锁定起振状态，而听声辨振实为认知误区——人耳可闻的异常声响反而暴露晶振缺陷。随着5G/新能源产业爆发式增长，国产晶振厂商正加速技术攻坚，保障起振检测的可靠性已成为行业刚需。
可编程晶振改变频率的核心原理是：通过内部集成的锁相环（PLL）和数字分频/倍频电路，对基础石英晶体产生的固定频率进行精密的数学运算（分频、倍频、分数分频），最终输出一个用户通过数字接口（如I²C、SPI）编程设定的目标频率。
晶振是电路中可以提供高度稳定时钟信号的元器件。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步，一起“干大事”。比如在我们常用的计算机系统中，晶振可比喻为各板卡的“心跳”发生器，如果主卡的“心跳”出现问题，必定会使其他各电路出现故障。人体的心跳搏动，离不开血液。晶振也是一样，离不开电流。
晶振自身产生时钟信号，为各种微处理芯片作时钟参考，晶振相当于这些微处理芯片的心脏，没有晶振，这些微处理芯片将无法工作。晶振的作用就是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振主要运用于单片机、DSP、ARM、PowerPC、CPLD/FPGA等CPU，以及PCI接口电路、CAN接口电路等通讯接口电路。
