FM2306A单相居民多费率电能表专用芯片.pdf
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1、 FM2306A 单相居民多费率FM2306A 单相居民多费率电能表专用芯片 电能表专用芯片 技术手册技术手册 技术手册 技术手册 FM2306AFM2306A 单相居民多费率电能表专用芯单相居民多费率电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)片(FM2306A-Rev 2.0)1 版本信息版本信息 为了向您提供最新的相关信息,我们将在公司主页相关地址进行实时更新。也许您目前手中拥有的是早期版本文件,请您注意关注我们公司主页上对该产品的更新情况。公司主页: 版本总表版本总表 日期日期 版本号版本号 简要描述简要描述 总页数总页数 2003/12/03 1.0 第一版 78 2004/10
2、/8 2.0 正式发布 80 技术手册 技术手册 FM2306AFM2306A 单相居民多费率电能表专用芯单相居民多费率电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)片(FM2306A-Rev 2.0)2 前前 言言 针对不同时间段采用不同价格来计量电费,以经济杠杆来调节改变用电负荷不平衡的现状,从而达到节约电能,节约电力基础建设投资资金的目的。目前国内许多省市开始推广多费率电表,但缺乏多费率专用芯片产品,而国外芯片又不能满足电表的实际需要,我们针对这一现状,为协助简化和规范多费率电能表生产和使用,推出了 FM2306。FM2306A 在 FM2306 基础上,根据用户的需求对秒时标、电量脉
3、冲输出、异步串行通讯等功能进行了改进。技术手册 技术手册 FM2306AFM2306A 单相居民多费率电能表专用芯单相居民多费率电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)片(FM2306A-Rev 2.0)3 章节列表章节列表 第一章 产品综述.7 1.1 内容.7 1.2 介绍.7 1.3 特性.7 1.4 模块框图.8 1.5 管脚封装.9 1.6 管脚功能.10 第二章 总线接口.14 2.1 内容.14 2.2 介绍.14 2.3 特性.14 2.4 总线时序.15 第三章 寄存器分配.16 3.1 内容.16 3.2 介绍.16 3.3 寄存器分配.16 第四章 实时时钟(RT
4、C).27 4.1 内容.27 4.2 介绍.27 4.3 特性.27 4.4 实时时钟操作.28 4.5 定时中断设置.31 4.6 时标输出形式设置.31 第五章 脉冲计数器.33 5.1 内容.33 5.2 介绍.33 5.3 特性.33 5.4 电量脉冲计数器操作.34 5.5 功率脉冲计数器操作.36 5.6 脉冲计数器状态.37 5.7 脉冲计数器计数方式设置.38 第六章 双光电采样.39 6.1 内容.39 6.2 介绍.39 6.3 特性.39 6.3 双光电采样设置.40 6.4 双光电信号处理.42 技术手册 章节列表技术手册 章节列表 FM2306AFM2306A 单相
5、居民多费率电能表专用芯单相居民多费率电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)片(FM2306A-Rev 2.0)4 6.4 双光电采样状态.44 第七章 异步串行通讯口(UART).45 7.1 内容.45 7.2 介绍.45 7.3 特性.45 7.4 UART 收发缓冲.46 7.5 UART 收发设置.47 7.6 UART 线路状态.48 7.7 UART 中断状态.49 7.8 UART 波特率设置.49 第八章 显示控制电路.51 8.1 内容.51 8.2 介绍.51 8.2 特性.51 8.3 显示模式设置.51 8.4 LCD 显示数据设置.52 8.5 LED 显示
6、数据设置.54 8.6 直接输出数据设置.56 8.7 显示状态控制.56 第九章 模拟数字转换(ADC).58 9.1 内容.58 9.2 介绍.58 9.3 特性.58 9.4 ADC 通道选择.58 9.5 ADC 启动.59 9.6 ADC 数据读取.59 9.7 ADC 状态.60 第十章 锁相环(PLL).61 10.1 内容.61 10.2 介绍.61 10.3 特性.61 10.4 PLL 使能与禁止.61 10.5 分频器设置.62 第十一章 中断控制.63 11.1 内容.63 11.2 介绍.63 11.3 特性.63 11.4 中断控制.63 11.5 中断标志.64
7、11.5 中断控制示意图.65 第十二章 电源控制与系统监视.66 12.1 内容.66 12.2 介绍.66 技术手册 章节列表技术手册 章节列表 FM2306AFM2306A 单相居民多费率电能表专用芯单相居民多费率电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)片(FM2306A-Rev 2.0)5 12.3 特性.66 12.4 低功耗电路电源控制.67 12.5 MCU 强制复位.67 12.6 清看门狗.68 12.6 复位状态.68 第十三章 电可擦写存储器(EEPROM).69 13.1 内容.69 13.2 介绍.69 13.3 特性.69 13.4 EEPROM 页地址设置
8、.69 13.6 EEPROM 写入.70 13.7 EEPROM 读取.72 第十四章 微控制器(MCU).73 14.1 内容.73 14.3 介绍.73 14.3 特性.73 14.4 MCU 寄存器设置.74 14.5 MCU 程序存储器编程.74 第十五章 FM2306A改进功能.75 15.1 内容.75 15.2 介绍.75 15.3 时标输出.75 15.4 电量脉冲输出.75 15.5 异步串行通讯口.76 15.6 掉电复位.76 15.7 PLL 唤醒.76 第十六章 电气参数.77 16.1 内容.77 16.2 极限参数.77 16.3 直流参数.77 16.4 交流
9、参数.78 第十七章 典型应用.79 17.1 内容.79 17.2 FM2306A 典型应用.79 技术手册 章节列表技术手册 章节列表 FM2306AFM2306A 单相居民多费率电能表专用芯单相居民多费率电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)片(FM2306A-Rev 2.0)6 第一章第一章 产品综述产品综述 1.1 内容内容 1.1内容.7 1.2介绍.7 1.3特性.7 1.4模块框图.8 1.5管脚封装.9 1.6管脚功能.10 1.2 介绍介绍 FM2306A单相居民多费率电能表专用芯片,可以实现各个地区单相多费率电能表规约。该芯片由上海复旦微电子股份有限公司开发设计
10、,能同时支持多费率的机电一体化表和全电子电能表,可直接驱动双计度器、LED 和 LCD。借助一定的应用软件能实现单相多费率电度表技术规范中的精确计时、时段管理、电量统计、数据维护、编程设置、脉冲输出、常数设置和红外、485 通信等功能。FM2306A为多费率电能表提供单芯片的解决方案。这有助于降低系统的整体成本,并提高系统的可靠性。1.3 特性特性 FM2306A 芯片主要特性包括如下几点:?低功耗硬件实时时钟,掉电后继续运行。?128 字节掉电不挥发存储器(NVRAM)。?掉电不挥发的电量脉冲计数电路。?兼容全电子电能表与机电一体化电能表的双光电脉冲采样电路。?双路异步串行通讯口,其中一路可
11、以编程设置为红外调制输出(载波 38KHz)?424 LCD 显示驱动128LED 扫描显示。技术手册 产品综述技术手册 产品综述 FM2306AFM2306A 相居民多费率电能相居民多费率电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)7?内置锁相环电路,产生 MCU 时钟。?内置温度传感器及 ADC,用于晶体振荡器的温度补偿。?电池电压检测电路。?电源监视电路,含上电复位、掉电复位及低电压检测。?硬件看门狗电路。?后备电源同时兼容电容与电池的方案。?内置 2K8 电可擦写存储器(EEPROM),32 字节页写方式。?内置 MCU,指令兼容 PIC
12、16C6X,8K14 MTP ROM,3688 RAM。1.4 模块框图模块框图 FM2306A 内部由 8 位 MCU 和外围电路构成,MCU 与外围电路的接口采用双向并行总线方式。其功能框图如 1-1 示:技术手册 产品综述技术手册 产品综述 FM2306AFM2306A 相居民多费率电能相居民多费率电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)8 技术手册 产品综述技术手册 产品综述 dataaddrrd_bcs_bwr_bLCD/LED DRIVER1288 NVRAMCOUNTERSAMPLEaddr/datapf_bint_b2K8 E
13、EPROMTEMP SENSOR8 BIT ADCINT CONTROLint_bUART1UART0(38KHz MODULATOR)COM3:0SEG23:0DIRSAMPLE S1S2CNTI/OTXD0TXD1RXD0RXD1CADCpf_bPOWER CONTROLPOWER MONITORVDDVDDPVBAT VCAPVSSVSSPSYSTEMMONITORX1X2FOUTCLKCPLLCREFC1C2PLLOSCDIVRTCTM8 BIT CORE8K14 MTP ROMRC7:0RD7:0RE0RE2RE1RB0RB4MCLR_BRA5:0RB3:2RB7:6RB1RADC3
14、688 RAM图 1-1 FM2306A 功能框图 1.5 管脚封装管脚封装 FM2306A 采用 QFP64 封装。FM2306AFM2306A 相居民多费率电能相居民多费率电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)9 技术手册 产品综述技术手册 产品综述 FM2306A10 11 12 13 14 15 1612345678939 38 37 36 35 34 3348 47 46 45 44 43 42 41 40262728293031321718192021222324255554535251504964636261605958575
15、6SEG0SEG1SEG2SEG3SEG4SEG5SEG6SEG7SEG8SEG9SEG10SEG11SEG12SEG13SEG14SEG15XTAL1XTAL2CPLLVCAPVSSVDDVBATCADCRADCCREFPROGCOM0COM1COM2COM3COUNTTXD1RXD1TXD0RXD0RA5RA4RA3RA2RA1RA0RB7RB6RB3RB2SENSOR2SENSOR1FOUTDIRTMSAMPLECTRL2CTRL1SEG23SEG22SEG21SEG20SEG19SEG18VSSPVDDPSEG17SEG16图 1-2 FM2306A 封装外形 1.6 管脚功能管脚功能
16、 此处仅对管脚功能进行分描述。具体管脚指标,请见第十五章 电气参数。1.6.1 电源管脚电源管脚 管脚名称 管脚编号 管脚类型 管脚说明 VDD 54 电源 核心电源。VSS 53 电源 核心电源地。VDDP 19 电源 IO 电源。VSSP 20 电源 IO 电源地。1.6.2 后备电源管脚后备电源管脚 管脚名称 管脚编号 管脚类型 管脚说明 VBAT 55 模拟 接后备电池。VCAP 52 模拟 接后备电容。FM2306AFM2306A 相居民多费率电能相居民多费率电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)10 1.6.3 双光电采样管脚双
17、光电采样管脚 管脚名称 管脚编号 管脚类型 管脚说明 CTRL1 27 输出 双光电采样光电接收管控制信号 1,高有效。CTRL2 28 输出 双光电采样光电接收管控制信号 2,高有效。SAMPLE 29 输出 双光电采样光电发射管使能,有效电平可编程。SENSOR1 33 施密特、上拉输入 双光电采样信号输入 1。SENSOR2 34 施密特、上拉输入 双光电采样信号输入 2。DIR 31 施密特、上拉输入/输出 双光电脉冲方向。COUNT 64 输出 电量脉冲计数输出,高有效。1.6.4 振荡器管脚振荡器管脚 管脚名称 管脚编号 管脚类型 管脚说明 XTAL1 49 振荡器输入32.768
18、KHz 振荡器输入。XTAL2 50 振荡器输出32.768KHz 振荡器输出。1.6.5 UART 管脚管脚 管脚名称 管脚编号 管脚类型 管脚说明 RXD0 45 施密特、上拉输入 UART0 接收。TXD0 46 输出 UART0 发送,当掉电中断产生时,该脚为低电平。RXD1 47 施密特、上拉输入输出UART1 接收程序存储器编程串行数据。TXD1 48 施密特、上拉输入输出UART1 发送程序存储器编程串行时钟。技术手册 产品综述技术手册 产品综述 FM2306AFM2306A 相居民多费率电能相居民多费率电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)表专用芯片(FM2306A-
19、Rev 2.0)11 1.6.6 MCU 管脚管脚 管脚名称 管脚编号 PAD 类型 管脚说明 RA0 39 上拉输入输出 MCU 输入/输出预留端口。RA1 40 上拉输入输出 MCU 输入/输出预留端口。RA2 41 上拉输入输出 MCU 输入/输出预留端口。RA3 42 上拉输入输出 MCU 输入/输出预留端口。RA4 43 施密特、上拉输入输出MCU 输 入/输 出 预 留 端 口,可 为TIMER0 外部时钟输入。RA5 44 上拉输入输出 MCU 输入/输出预留端口。RB2 35 上拉输入输出模拟MCU 输入/输出预留端口,ADC 通道2 输入。RB3 36 上拉输入输出模拟MCU
20、 输入/输出预留端口,ADC 通道 3输入 RB6 37 施密特、上拉输入输出MCU 输入/输出预留端口,电平变化中断输入。RB7 38 施密特、上拉输入输出MCU 输入/输出预留端口,电平变化中断输入。1.6.7 ADC 管脚管脚 管脚名称 管脚编号 PAD 类型 管脚说明 CADC 56 模拟 ADC 积分电容管脚。(示例:470pF)RADC 57 模拟 ADC 积分电阻管脚。(示例:2M)CREF 58 模拟 ADC 基准电压稳定电容管脚(示例:0.1uF)。CPLL 51 模拟 PLL 环路低通滤波器电容管脚(示例:0.1uF)。1.6.8 RTC 管脚管脚 管脚名称 管脚编号 PA
21、D 类型 管脚说明 TM 30 输出 RTC 时标输出。技术手册 产品综述技术手册 产品综述 FM2306AFM2306A 相居民多费率电能相居民多费率电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)12 1.6.9 LCD/LED 管脚管脚 管脚名称 管脚编号 PAD 类型 管脚说明 COM3:0 6063 LCD 输出 LCD 扫描背板输出。SEG23:20 2623 LCD/LED 输出 LCD SEG23:20扫描段输出,LED 显示模式下,输出为高。SEG19:12 2221 1813 LCD/LED 输出 LCD SEG19:12扫描段输
22、出,LED SEGHA 段输出。SEG11:0 121 LCD/LED 输出 LCD SEG11:0 扫 描 段 输,LED DIG11:0位扫描输出。1.6.10 可编程分频器管脚可编程分频器管脚 管脚名称 管脚编号 PAD 类型 管脚说明 FOUT 32 输出 可编程分频器输出。1.6.11 程序存储器编程管脚程序存储器编程管脚 管脚名称 管脚编号 PAD 类型 管脚说明 PROG 59 强下拉输入程序存储器编程使能,高使能编程模式。技术手册 产品综述技术手册 产品综述 FM2306AFM2306A 相居民多费率电能相居民多费率电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)表专用芯片(F
23、M2306A-Rev 2.0)13 第二章第二章 总线接口总线接口 2.1 内容内容 2.1内容.14 2.2介绍.14 2.3特性.14 2.4总线时序.15 2.2 介绍介绍 MCU 通过并行总线与外围电路相连。通过总线对外围模块进行读取和写入操作。2.3 特性特性?8 位地址总线接至内置 MCU 的 C 口(RC7:0)。?8 位数据总线接至内置 MCU 的 D 口(RD7:0)。?MCU的E口中的RE0、RE1和RE2分别作为读(RD_B)、写(WR_B)和片选(CS_B)信号。技术手册 总线接口技术手册 总线接口 FM2306AFM2306A 单相居民多费率电能表专用芯单相居民多费率
24、电能表专用芯片(FM2306A-Rev 2.0)片(FM2306A-Rev 2.0)14 2.4 总线时序总线时序 2.4.1 读时序读时序 CS_BADDRRD_BDATA图 2-1 FM2306A 总线读时序 2.4.2 写时序写时序 CS_BADDRWR_BDATA图 2-2 FM2306A 总线写时序?在软件设计时,需将数据总线的在缺省状态下的输入输出特性设定为输出态,为芯片内部总线提供驱动,只有在 MCU 对外围电路读入数据操作时设定为输入态。?读写信号不能同时有效。技术手册 总线接口技术手册 总线接口 FM2306AFM2306A 单相居民多费率电能表专用芯单相居民多费率电能表专用
25、芯片(FM2306A-Rev 2.0)片(FM2306A-Rev 2.0)15 第三章第三章 寄存器分配寄存器分配 3.1 内容内容 3.1内容.16 3.2介绍.16 3.3寄存器分配.16 3.2 介绍介绍 FM2306A 芯片中,寄存器由两大部分组成。第一部分是外围寄存器,包括功能寄存器和 128 BYTES 不挥发存储器;第二部分是 MCU 寄存器,包括特殊功能寄存器和 368 BYTES 通用寄存器。3.3 寄存器分配寄存器分配 3.3.1 外围寄存器外围寄存器 不可实现 R 保留 U 不改变 X 任意值 不可实现:不能对该寄存器进行相应操作 保留:寄存器为芯片设计保留,不推荐对其进
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