AG32 ( MCU+FPGA二合一 )是如何卷入了三相电能计量市场的

AG32应用：三相电能计量

• 三相电能计量核心概念

三相电能计量（Three-Phase Energy Metering）是针对三相交流电网的全维度电能监测体系，不仅实现 “用电量” 的基础计量，还能精准采集用电时间、电能流向（正向 / 反向）、电能质量（谐波、功率因数等）等核心信息，是电网计费结算、工业能效管理、电力质量监测的核心技术支撑，广泛应用于智能电表、导轨式电表、电能质量分析仪等设备。

二、AG32 系列 MCU 的适配性与核心架构

AG32 系列 MCU 凭借 “RISC-V 内核 + 内置 CPLD 逻辑 + 高精度 ADC” 的一体化设计，可高效满足三相电能计量场景下的数据采集、算法运算、通信控制等全流程需求，适配智能电表、导轨表、电能质量分析仪等多类设备，同时通过单芯片集成减少外围器件，显著降低客户 BOM 成本。

AG32 硬件架构与功能接口

核心模块	功能参数与作用
核心处理器	248MHz RISC-V 内核，兼顾计量算法运算与系统控制；内置 2K LUT CPLD，支持自定义逻辑开发（如脉冲输出、异常检测）
模拟采集单元	3 路 12 位高速 ADC（最高 3MSPS 采样率，17 通道同步采样），实现三相电压、电流信号高精度采集
存储资源	1MB Flash（存储程序与计量数据）、128KB SRAM（数据缓存），可选 8MB PSRAM（扩展数据存储）
通信接口	支持 RS485/Modbus、UART、SPI、USB、以太网 PHY、4G/NB-IoT；兼容 DL/T 645 电力通信协议
显示与调试	支持 RGB 屏、SPI 屏自定义显示；提供 SWD/JTAG 调试接口，支持 OTA 远程升级
安全与保护	CPLD 内嵌 加密（防抄表攻击），MCU 支持 TLS 1.2 协议；内置比较器（CMP）实现过压 / 过流失效快速保护

AG32系列MCU产品，在芯片内部内置了CPLD逻辑和比较器，且可以通过CPLD逻辑自定义定制开发特色功能，可以有效地满足智能电表的各种数据采集和控制需求，降低了客户的BOM成本。面向智能电表 / 导轨表 / 电能质量分析仪，AG32都可以很好地完成任务。

三、AG32 三相电能计量方案核心特色

• 单芯片异构架构：极致成本与集成度

1. 架构优势：248MHz RISC-V MCU 与 2K LUT CPLD 通过原生 AHB 总线耦合，片内完成计量算法运算、自定义逻辑控制（如脉冲输出、继电器驱动），无需外挂 FPGA/CPLD，简化硬件设计。
2. 采集性能：3 路 12 位 ADC 支持 17 通道同步采样（3MSPS），轻松满足0.2S 级计量精度与 2kHz 谐波分析带宽需求。
3. 成本优势：48-pin 封装批量价约 7.5 元，相比 “MCU + 分立 CPLD” 传统方案，BOM 成本降低 30% 以上。

• 高精度计量性能：适配全球电网场景

1. 计量精度：动态范围 1:10000，有功 / 无功电能计量误差≤±0.1%（典型值），符合国标一级 / 二级表计要求。
2. 电网兼容性：支持 3P3W（三相三线）、3P4W（三相四线）接线方式，兼容 50Hz/60Hz 全球电网频率。
3. 抗干扰与校准：内置温度漂移补偿、零漂自动校正算法，搭配磁篡改检测功能，确保复杂电网环境下的计量稳定性。

• 硬件构成：全链路信号处理能力

AG32 通过模块化硬件设计，实现三相电能 “采集 - 运算 - 控制 - 通信” 全流程覆盖，硬件链路如下：

1. 信号采集：三相电压 / 电流信号经分流器 / 分压器调理后，输入 AG32 的 3 路 12 位 ADC，通过 Σ-Δ 前端完成模拟信号数字化。
2. 校准与保护：DAC 模块提供温补基准，保障 ADC 采样精度；CMP（比较器）实时监测电压 / 电流，实现过压 / 过流失效快速保护。
3. 数据交互：通过 UART×2、SPI、I²C 接口扩展 RS485、红外通信，兼容 DL/T 645、Modbus 协议；USB 接口支持现场校准与数据导出。

• AG32 系列特色：

AG32 MCU：以RISC-V+CPLD单芯架构，重新定义“极致差异化”。

1. 单芯片异构架构

   • RISC-V 248 MHz MCU + 2 KLE CPLD 原生 AHB 总线耦合，片内完成计量算法 + 定制逻辑，无需外挂 FPGA/CPLD

   • 3×12-bit ADC，3 M SPS、17 通道同步采样，轻松满足 0.2 S 级精度与 2 kHz 谐波分析带宽

   • 48-pin 批量价≈7.5 RMB，BOM 成本较 MCU+分立 CPLD 方案下降 30 % 以上

2. 计量性能

   • 动态范围 1:10 000，有功/无功误差≤±0.1 %（典型）

   • 支持 3P3W / 3P4W，兼容 50 Hz / 60 Hz 全球电网

   • 内置温度-漂移补偿、零漂校正、磁篡改检测算法

3. 硬件构成

   ADC1/2/3 → Σ-Δ前端 → 分流器 / 分压器 → 三相电压/电流

   DAC → 温补基准   CMP → 过压/过流失效快速保护

   UART×2 / SPI / I²C → 485、红外、DL/T 645、Modbus

   USB → 现场校准 & 数据导出

4. 软件框架

   • 计量库：FFT 谐波分析、RMS、功率因数、四象限电能、事件记录

   • 实时 OS：FreeRTOS 任务级计量 + 通信 + 数据存储

   • 校准工具：PC GUI 一键标定，支持多点温度补偿表导入

   • 加密：CPLD 内嵌 AES-128，防抄表攻击；MCU 端 TLS 1.2

5. 典型应用数据

   • 启动电流：≤ 20 mA

   • 功耗：整机 < 0.3 W（计量+通信全部开启）

   • 工作温度：-40 ℃+85 ℃，全温区误差漂移 < 0.05 %

• 将AG32 当作 MCU+CPLD 的“控制+通信+可编程逻辑”平台

AG32 片内 12-bit ADC仅适合普通1级或2级表计；若定位 0.2 S 级关口/高精度计量，需要外挂更高分辨率的计量 ADC（如 24-bit Σ-Δ ADC），把 AG32 当作 MCU+CPLD 的“控制+通信+可编程逻辑”平台。

1. 外挂 24-bit Σ-Δ ADC（ADE9078、ATT7022E、MCP3918 等）  

   • ADC 负责三相电压、电流采样与计量算法  

   • AG32 用 AHB 总线通过 SPI/I²C 读取功率、电能寄存器  

   • CPLD 逻辑扩展脉冲输出、继电器驱动、事件捕获  

2. AG32 的角色  

   • 运行 DL/T 645、Modbus、MQTT 协议栈  

   • OTA 升级、数据冻结、事件记录  

   • 通过 DMA 将外挂 ADC 的波形缓存到片内 RAM，进行谐波后处理  

3. 成本与 BOM  

   • 外挂 6 通道 24-bit ADC 模块 ≈ ¥12–15  

   • 整体 BOM 仍低于“MCU+FPGA”分立方案，且能真正达到 0.2 S 级。

• AG32 Roadmap

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