分析智能電表設(shè)計的挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn)4：即時軟件更新

由于更換儀表涉及高昂費用，因此服務提供商希望儀表的使用時間能夠超過十年，甚至多達15年。因此，設(shè)計人員在設(shè)計SoC時應該使其硬件能夠滿足未來需求，如：收費方案變更、分時段計量、夏令時變更等，而不必更換儀表，也不會中斷為消費者提供的服務。

這向設(shè)計人員提出了兩個挑戰(zhàn)：一個挑戰(zhàn)是SoC如何在儀表工作時進行軟件升級，第二個挑戰(zhàn)是無縫切換到新固件，同時這種變化不會導致服務中斷。

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(zhuǎn)移到SoC。第二步是在不關(guān)閉系統(tǒng)的情況下啟動該補丁，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(shù)據(jù)從外部加載器傳輸?shù)絊oC的方式與SoC之間的傳輸是不同的?；镜碾姳鞸oC可能沒有GPRS或以太網(wǎng)等高級外設(shè)。

在這種情況下，簡單的外設(shè)，如：SCI、SPI或I2C，可用來將數(shù)據(jù)(補丁)從外部源傳輸?shù)絊oC。然而，這會涉及內(nèi)核，因為內(nèi)核需要讀取外設(shè)的數(shù)據(jù)寄存器，然后執(zhí)行閃存寫入操作。

通過采用能夠直接連接存儲器和外部世界的外設(shè)，可以最大程度地降低這項要求。這樣，內(nèi)核能夠在將新軟件加載到存儲器的同時執(zhí)行其它任務?？梢允褂肈MA輕松地將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯ζ?，不需要?nèi)核介入。

然而，上面討論的所有方法都面臨一個重大挑戰(zhàn)：更新流程基本上是手動完成的，人們需要手動連接固件加載器和SPI、SCI或USB。這會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行固件更新。如果使用ZigBee收發(fā)器，通過手持設(shè)備就能夠建立與儀表的無線連接，確定其真實性，然后進行數(shù)據(jù)傳輸。這不會完全消除人工操作，但是通過加速整個操作過程，大大減少了手動操作。

其它模式，如：以太網(wǎng)、GPRS/GSM/CDMA、PLC等不需要任何人工介入。服務提供商的中央服務器會根據(jù)指令將軟件代碼傳輸?shù)絊oC，也會根據(jù)該指令建立網(wǎng)絡(luò)。對SoC進行編程，使其把接收到的數(shù)據(jù)保存在內(nèi)部存儲器，然后軟件重置會發(fā)起軟件更新流程。

該問題涉及的另一部分是，要在不關(guān)閉系統(tǒng)的情況下從內(nèi)核執(zhí)行代碼。該架構(gòu)可以支持啟動選項編程，可對SoC進行編程，從而在下一個低功率或軟件生成的重置時從另一個指定位置啟動。還可以使該架構(gòu)選擇從RAM啟動，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，系統(tǒng)可以從RAM啟動，而不是從閃存啟動，然后新的更新將生效[3]。

挑戰(zhàn)5：數(shù)據(jù)處理

隨著系統(tǒng)/解決方案推出越來越多的功能，儀表需要控制的任務和處理的數(shù)據(jù)也大幅增加。因此，根據(jù)應用和SoC內(nèi)核的負載，設(shè)計人員可能決定遷移到32位內(nèi)核或者采用強大的DSP內(nèi)核，使應用(通信等)和計量部件不會互相影響。

通過在SoC中采用額外硬件，還可以分擔內(nèi)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(shù)據(jù)匯集器和計量網(wǎng)關(guān)受系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力的影響最大，因為它們需要處理大量數(shù)據(jù)。同時，它們需要支持用戶接口，進一步增加了相關(guān)的數(shù)據(jù)處理復雜性和相應的要求。因此，未來可能會推出多核SoC以支持龐大的網(wǎng)絡(luò)。