分析智能電表設計的挑戰

挑戰4：即時(shí)軟件更新

由于更換儀表涉及高昂費用，因此服務(wù)提供商希望儀表的使用時(shí)間能夠超過(guò)十年，甚至多達15年。因此，設計人員在設計SoC時(shí)應該使其硬件能夠滿(mǎn)足未來(lái)需求，如：收費方案變更、分時(shí)段計量、夏令時(shí)變更等，而不必更換儀表，也不會(huì )中斷為消費者提供的服務(wù)。

這向設計人員提出了兩個(gè)挑戰：一個(gè)挑戰是SoC如何在儀表工作時(shí)進(jìn)行軟件升級，第二個(gè)挑戰是無(wú)縫切換到新固件，同時(shí)這種變化不會(huì )導致服務(wù)中斷。

第一步是確保在不需要切斷電源或關(guān)掉儀表的情況下將補丁從外部源轉移到SoC。第二步是在不關(guān)閉系統的情況下啟動(dòng)該補丁，使新固件可以生效。

但是，取決于SoC的復雜性和智能程度，將數據從外部加載器傳輸到SoC的方式與SoC之間的傳輸是不同的?；镜碾姳鞸oC可能沒(méi)有GPRS或以太網(wǎng)等高級外設。

在這種情況下，簡(jiǎn)單的外設，如：SCI、SPI或I2C，可用來(lái)將數據(補丁)從外部源傳輸到SoC。然而，這會(huì )涉及內核，因為內核需要讀取外設的數據寄存器，然后執行閃存寫(xiě)入操作。

通過(guò)采用能夠直接連接存儲器和外部世界的外設，可以最大程度地降低這項要求。這樣，內核能夠在將新軟件加載到存儲器的同時(shí)執行其它任務(wù)?？梢允褂肈MA輕松地將數據傳輸到存儲器，不需要內核介入。

然而，上面討論的所有方法都面臨一個(gè)重大挑戰：更新流程基本上是手動(dòng)完成的，人們需要手動(dòng)連接固件加載器和SPI、SCI或USB。這會(huì )增加固件更新的費用。

使用ZigBee收發(fā)器、GPRS/GSM/CDMA、以太網(wǎng)、PLC等高級通信方式可以更高效地進(jìn)行固件更新。如果使用ZigBee收發(fā)器，通過(guò)手持設備就能夠建立與儀表的無(wú)線(xiàn)連接，確定其真實(shí)性，然后進(jìn)行數據傳輸。這不會(huì )完全消除人工操作，但是通過(guò)加速整個(gè)操作過(guò)程，大大減少了手動(dòng)操作。

其它模式，如：以太網(wǎng)、GPRS/GSM/CDMA、PLC等不需要任何人工介入。服務(wù)提供商的中央服務(wù)器會(huì )根據指令將軟件代碼傳輸到SoC，也會(huì )根據該指令建立網(wǎng)絡(luò )。對SoC進(jìn)行編程，使其把接收到的數據保存在內部存儲器，然后軟件重置會(huì )發(fā)起軟件更新流程。

該問(wèn)題涉及的另一部分是，要在不關(guān)閉系統的情況下從內核執行代碼。該架構可以支持啟動(dòng)選項編程，可對SoC進(jìn)行編程，從而在下一個(gè)低功率或軟件生成的重置時(shí)從另一個(gè)指定位置啟動(dòng)。還可以使該架構選擇從RAM啟動(dòng)，以便新代碼可以保存到RAM，然后在下一次重置/低功率模式恢復時(shí)，系統可以從RAM啟動(dòng)，而不是從閃存啟動(dòng)，然后新的更新將生效[3]。

挑戰5：數據處理

隨著(zhù)系統/解決方案推出越來(lái)越多的功能，儀表需要控制的任務(wù)和處理的數據也大幅增加。因此，根據應用和SoC內核的負載，設計人員可能決定遷移到32位內核或者采用強大的DSP內核，使應用(通信等)和計量部件不會(huì )互相影響。

通過(guò)在SoC中采用額外硬件，還可以分擔內核的計算工作量，額外的硬件只負責各種計算工作，因為計量應用是高度計算密集型的應用。

數據匯集器和計量網(wǎng)關(guān)受系統數據處理能力的影響最大，因為它們需要處理大量數據。同時(shí)，它們需要支持用戶(hù)接口，進(jìn)一步增加了相關(guān)的數據處理復雜性和相應的要求。因此，未來(lái)可能會(huì )推出多核SoC以支持龐大的網(wǎng)絡(luò )。