摘要

　　本應用筆記介紹了基于C2000內核和片內12位ADC實現軟件電能計量的方案。C2000是德州儀器半導體有限公司生產的32位高性能實時微控制器，廣泛應用于諸如馬達驅動，數字電源等各種和功率控制相關的實時控制領域，而電能和功率的計算在以上應用中往往作為反饋控制的輸入信號存在。因此，將軟件電能計量算法集成到C2000平臺上是實現各種實時控制SOC方案的關鍵。本文介紹了在C2000上實現軟件計量算法的具體方法以及TI基于C2000的軟件計量庫的使用方法，同時給出了測試結果。

　　1 C2000計量庫介紹

　　1.1應用背景

　　節(jié)能環(huán)保的倡導和推行使大部分家用電器都有對能耗統(tǒng)計的需求，對于這個巨大的應用市場，將C2000芯片在家電電機電源上的應用優(yōu)勢在最小硬件成本添加代價下兼容拓展能耗統(tǒng)計功能是本次設計的目的。

　　C2000芯片專注于電機電源控制，其優(yōu)秀的性能已被業(yè)界普遍認可。本次設計是基于C2000 Piccolo系列芯片搭建的軟件測試平臺，實現一套滿足智能家居能耗計量的軟件庫，使用最小的硬件代價實現對C2000應用領域的豐富。

　　1.2硬件平臺及軟件庫介紹

　　本次參考設計硬件平臺使用C2000 Piccolo Entry Line Control Pad，這是TI提供的一套低成本C2000開發(fā)板，基于此平臺搭建的電路進行計量庫開發(fā)可以使用戶在逐步學C2000開發(fā)編程的同時實現一套能耗計量軟件。

　　此參考設計實現一個單相電能計量方案。參考設計的目的旨在實現一個完整的單相計量庫。使用戶在這個參考設計的基礎上快速建立自己的單相計量方案。代碼庫提供有功功率，無功功率，視在功率，有功能量以及無功能量，同時還能測量回路電流有效值，電壓有效值，功率因數，頻率等參數，滿足單相電能計量的需求，軟件支持數字校表。

　　2 第二部分 計量電路及功能描述

　　2.1計量代碼庫

　　調用計量庫時，只需要將emeter目錄下的所有文件都添加進來，就能夠使用計量功能了。其中文件emeter-interface.h中聲明了所有對外調用接口，供程序調用，以實現校表和計量數據讀取等功能。算法庫默認配置ADC轉換率為3200點/秒，轉換數據為12bit，數據范圍0—4096，實現單相計量。函數adc_interrupt（）實現對原始轉換數據的運算，measurement_callback（）負責進一步處理adc_interrupt（）中預處理的數據。因此可以在ADC每個中斷中調用adc_interrupt（adc_raw［2］），也可以緩存多個點然后再循環(huán)調用此函數，函數入參adc_raw為信號輸入，adc_raw［0］為電壓轉換數據，adc_raw［1］為電流轉換數據。adc_interrupt（），measurement_callback（）實現流程如圖1所示：

　　計量前端電路由電壓信號調理電路和電流信號調理電路組成。電壓信號調理電路使用電阻器對輸入工頻信號分壓，并經過運算放大器緩沖后送至MCU ADC輸入引腳。電流互感器輸出電流信號通過負載電阻轉換成電壓信號，經過運算放大器放大后送至MCU ADC輸入引腳。推薦電路如圖2所示：