隨著智慧電網的快速發展，越來越多的住宅終端設備中，諸如智慧電錶和資料集中器，開始出現了各種智慧分析功能。因此，智慧電網越來越多的需要依賴各種通信方式來即時的獲取、分析電網狀態，及時發現問題並報告問題。資料集中器在智慧電網中作為終端使用者資料的集中器單元，發揮著非常重要的作用。如今，隨著終端設備數量的不斷增加和大量資料交換需求的增長，對於資料集中器而言，在性能和介面方面將面臨新的需求和挑戰。因此， 為資料集中器選擇核心處理器單元時，需考慮其支援各種通信介面，並能夠提供可靠且精確的資料處理的能力。
電網通信的多介面支援
資料集中器通常需要功能強大的、集成多種外設的Arm®處理器，可與諸如電錶、氣表和水錶等各類終端設備或電網基礎設施中任何其他類型的監控設備進行通信。
RS485作為一種廣泛使用的通信標準，廣泛用於資料集中器中，因此，設計選型時需考量多個UART（通用非同步收發傳輸器）埠的支援。除RS485外，乙太網作為一種更為高效可靠的通信手段，可以將電網資料即時快速更新到控制中心或雲伺服器，從而越來越普遍的使用在某些領域中。此外，低功耗藍牙（BLE），得益于其無線連通性以及對終端數量的限制較少帶來的良好擴展性，變得越來越普及。所有這些通信協議都可能成為當前或下一代設計的關鍵功能，因此，這也會對處理器選型、考量外設以及軟體作業系統時帶來更大的挑戰，尤其是當諸如BLE等無線通訊帶來堆疊移植等軟體發展任務時，擁有成熟且支援度較高的軟體作業系統（比如Linux）支援，有助於輕鬆移植BLE或其他所需的堆疊，就變得尤為重要。
圖1所示的Sitara™AM3352處理器擁有著非常豐富的介面資源（6個UART、2個乙太網埠、3個SPI），使用主線Linux，且對軟體發展具有廣泛的社區支持，可滿足資料集中器的各類介面要求且擁有良好的可擴展性，是集中器平臺的上佳選擇。
Figure 1: Sitara Arm® Cortex®-A8 processor
圖1：Sitara Arm® Cortex®-A8 處理器
圖1：Sitara Arm® Cortex®-A8 處理器
提高電網監控效率
為了能及時獲取電網狀態的更新，確保電網即時監控的效率，行業對通信的即時性需求越來越高。現階段，由於終端設備的採樣速度和精度的提升，終端的通信資料量也隨之增加，因此也帶來了更高的資料處理能力需求。此外，我們發現在國內的一些場景中，智慧化電網的發展迅速，一些智慧設備已經具備了如諧波分析等功能，以實現電能品質分析、管理檢測電網狀態，並能夠檢測出未經授權的終端設備連接。這就使得除可靠性外，對處理器的性能提出了新的挑戰。Sitara AM3352設備可通過高達1GHz的高性能Cortex-A8內核來應對這些性能挑戰。與先前在市場上佔據主導地位的ARM9設備相比，Arm Cortex-A8設備在相同頻率級別的DMIPS方面的性能幾乎提高了一倍。具有工業溫度範圍支援的AM3352可作為可靠且擴展性良好的平臺，以相同的硬體設計滿足不同級別的資料處理需求，因為它為同一封裝中提供了300、600、800和1000MHz的不同CPU頻率選擇。
為了能及時獲取電網狀態的更新，確保電網即時監控的效率，行業對通信的即時性需求越來越高。現階段，由於終端設備的採樣速度和精度的提升，終端的通信資料量也隨之增加，因此也帶來了更高的資料處理能力需求。此外，我們發現在國內的一些場景中，智慧化電網的發展迅速，一些智慧設備已經具備了如諧波分析等功能，以實現電能品質分析、管理檢測電網狀態，並能夠檢測出未經授權的終端設備連接。這就使得除可靠性外，對處理器的性能提出了新的挑戰。Sitara AM3352設備可通過高達1GHz的高性能Cortex-A8內核來應對這些性能挑戰。與先前在市場上佔據主導地位的ARM9設備相比，Arm Cortex-A8設備在相同頻率級別的DMIPS方面的性能幾乎提高了一倍。具有工業溫度範圍支援的AM3352可作為可靠且擴展性良好的平臺，以相同的硬體設計滿足不同級別的資料處理需求，因為它為同一封裝中提供了300、600、800和1000MHz的不同CPU頻率選擇。
用於保護電網設備的安全保護功能
與大多數Sitara處理器一樣，AM3352提供的安全功能可確保資料集中器在電網網路中的通信安全。具體而言，AM3352內置AES、SHA、RNG的硬體加密加速器，為產品的通信安全方案提供了有效的實現方法。除加密功能外，AM3352還支援高級安全啟動，可保護您的軟體和系統安全，免遭駭客入侵。所有這些安全功能都提供了保護電網設備的可靠方法。
中國資料集中器2.0標準
智慧電網應用在中國發展及其迅速。各種智慧終端機設備都能有效監視電網、即時報告電網狀態並實現故障檢測功能。由此帶來的海量資料傳輸和處理，都對當前的資料集中器設計帶來更多挑戰。
在目前投入使用的資料集中器中，大多數設計都是基於內核性能在300MHz〜400MHz左右的ARM9器件。在過去，常使用單通道交流採樣，採樣速度較為有限，且無需複雜的採樣處理。因此，在設計時僅採用諸如RS485的低速通信即可滿足設計需求，較差的設計可擴展性，及較低的存儲容量要求（通常小於128 Mb）等短板也並未凸顯出任何問題。
但是，為了滿足智慧電網設備升級帶來的性能提升需求，國家電網很快會發佈資料集中器2.0標準。這些升級需考量使用測量水、電、氣和熱的四合一儀錶進行資料傳輸的趨勢，同時還需支持電能品質分析和管理功能，這些都需要採樣速度大幅提高。為了即時監測，採樣間隔會縮短至1分鐘，從而導致資料量的大幅增加。而以往資料處理器上的DDR和快閃記憶體容量將不足以支援如此規模的資料量，因此需要進行處理器平臺的升級。此外，還需要考慮諸如M_BUS，CAN，WIFI等更有效的通信標準的支援，以符合未來資料集中器2.0標準的高速通信需求。
總之，在未來發佈的資料集中器2.0標準中，將會需要更為強大的處理器。ARM的最低頻率為800MHz。一些性能指標也呼之欲出，如：當CPU負載<40％時，它應為系統提供足夠的性能並保證正常運行；內部總線速度也應高於100 Mbps，以確保即時功能；而存儲容量至少需要4 Gb才能存儲大資料流程；為了在某些情況下及時獲得狀態更新，目標採樣間隔的最小值為1分鐘。
AM3352處理器，以其高達1GHz的器件系列可成為您新一代集中器中的核心處理器平臺，輕鬆滿足資料集中器2.0標準中的高性能要求。除TI官方提供的參考設計之外，您還可以利用TI現有的協力廠商設計資源來創建基於AM3352的模組系統（SoM）或整體解決方案。
結論
德州儀器的Sitara處理器AM3352提供可擴展性較高的可靠平臺，提供了豐富的外設資源，可滿足不同的性能需求、安全功能，作為處理器平臺而言，支援RS485、乙太網、BLE等多種通信協議（包括SPI和CAN），是您資料集中器的良佳選擇。為幫您入門，德州儀器提供了TMDXEVM3358評估模組（EVM），可輕鬆進行資料集中器開發設計。此外，Linux軟體發展套件（SDK）為評估板提供了相關的全套啟動鏡像，以便客戶可直接在EVM上測試CPU性能和外設介面功能。
德州儀器的Sitara處理器AM3352提供可擴展性較高的可靠平臺，提供了豐富的外設資源，可滿足不同的性能需求、安全功能，作為處理器平臺而言，支援RS485、乙太網、BLE等多種通信協議（包括SPI和CAN），是您資料集中器的良佳選擇。為幫您入門，德州儀器提供了TMDXEVM3358評估模組（EVM），可輕鬆進行資料集中器開發設計。此外，Linux軟體發展套件（SDK）為評估板提供了相關的全套啟動鏡像，以便客戶可直接在EVM上測試CPU性能和外設介面功能。
圖2：Sitara TMDXEVM3358評估模組
此外，另一個參考設計是Beaglebone Black 開發套件。該套件提供46管腳雙排擴展接頭，使客戶能夠靈活測試晶片上的任何功能。
其他資源：
• 瞭解有關Sitara AM3352處理器的更多資訊
• 開始使用評估模組開發資料集中器
• 使用低成本的Beaglebone Black評估模組進行開發
