摘要： 隨著電力系統的持續發展與日益復雜化，自動化監控技術在保障電力系統穩定、高效運行中扮演著關鍵角色。本文深入剖析了廈門國科安芯科技有限公司的AS32A601芯片與ASM1042芯片組合在電力系統自動化監控中的應用效能。通過對兩款芯片的技術特性、功能優勢以及在電力系統監控場景下的實際運用進行詳盡分析，旨在為電力系統自動化監控設備的設計、選型與優化提供堅實的理論依據與豐富的實踐參考，推動電力系統監控技術的進一步發展與創新，提升電力系統的智能化監控水平，確保電網的安全穩定運行。

關鍵詞：AS32A601；ASM1042；電力系統；自動化監控；應用效能

一、引言

電力系統作為現代社會的關鍵基礎設施，其穩定、高效運行直接關系到社會經濟的穩定發展與人們的日常生活。自動化監控系統承擔著實時監測電力設備運行狀態、采集數據、進行故障診斷與預警等關鍵任務，對于保障電力系統的可靠運行具有不可替代的作用。隨著科技的不斷進步，對電力系統自動化監控的性能和功能提出了更高要求，包括更高的數據處理能力、更強的通信可靠性、更低的功耗以及更好的適應復雜工業環境的性能等。

在此背景下，廈門國科安芯科技有限公司推出的AS32A601芯片和ASM1042芯片，為電力系統自動化監控領域帶來了新的解決方案。本文將詳細分析這兩款芯片的性能特點，并探討它們組合應用于電力系統自動化監控中的效能表現，為電力行業的技術升級與創新發展提供有益的借鑒。

二、AS32A601芯片技術特性與優勢

（一）芯片概述

AS32A601是一款基于32位RISC-V指令集的MCU產品，具有豐富的Flash容量，支持ASIL-B等級的功能安全ISO26262標準，具備高安全、低失效、多IO、低成本等特點，工作頻率高達180MHz，工作輸入電壓范圍為2.7V~5.5V，休眠電流低至≤200uA（可喚醒），典型工作電流≤50mA，符合AEC-Q100grade1認證標準（汽車級），適用于工業、汽車以及商業航天等領域。

（二）核心性能與優勢

強大的內核性能 ：AS32A601搭載自研E7內核，該內核采用8級雙發射流水線設計，具備動態分支預測功能，配備16KiB數據緩存和16KiB指令緩存，允許零等待訪問嵌入式Flash與外部內存，最高頻率可達180MHz，實現804DIMPS/2.68DIMPS/MHz的運算性能，能夠高效處理電力系統自動化監控中產生的大量數據，快速響應監控需求。

豐富的存儲資源 ：芯片內置512KiB內部SRAM（帶ECC），16KiBICache和16KiBDCache（帶ECC），512KiBD-Flash（帶ECC）以及2MiBP-Flash（帶ECC），為電力系統監控程序的運行、數據存儲與備份提供了充足的空間，滿足電力系統對數據存儲可靠性和完整性的嚴格要求，確保在復雜工況下數據不丟失、不損壞。

高效的時鐘管理系統 ：AS32A601的時鐘管理模塊提供多種時鐘源選擇，包括外部晶振（OSC，范圍8MHz~40MHz）、內部高頻振蕩器（FIRC，16MHz）、內部低頻振蕩器（32KHz）和系統鎖相環（PLL，最大支持500MHz輸出）。在復位后，默認以FIRC作為CPU工作時鐘，應用程序可根據實際需求靈活選擇時鐘源，并且時鐘監測模塊能夠實時監測OSC和PLL時鐘的穩定性，一旦檢測到異常，自動切換至備份時鐘源，并通過中斷通知應用程序，保障電力系統監控系統的穩定運行，避免因時鐘故障導致的系統癱瘓。

（三）功能安全特性

內核安全保護 ：采用延遲鎖步方法，確保內核作為主機對系統進行操作時的安全性，有效降低因內核故障引發的系統風險。

存儲與數據路徑安全 ：通過端到端ECC保護機制，保障存儲器及存儲器與外設數據路徑的安全，對外圍設備的端到端保護在APB轉接橋處結束，防止數據在傳輸過程中出現錯誤或損壞，維護電力系統監控數據的準確性與可靠性。

時鐘與電源監控 ：多個分立的時鐘監測模塊（CMU）對時鐘進行監控，電源管理模塊（PMU）與ADC配合對電源進行監測，及時發現時鐘和電源異常并采取相應措施，避免因時鐘或電源問題影響電力系統監控的正常運行。

外設安全設計 ：硬件支持應用級冗余，提供連接至不同外設橋的IO模塊，增強被監控和監控資源之間的獨立性，降低外設故障對系統造成的影響；同時利用MBIST和LBIST等機制，避免功能邏輯和安全機制中的潛在故障累積，確保外設的長期穩定運行，滿足電力系統對監控設備高可靠性的需求。

（四）通信接口與模擬功能

多樣化的通信接口 ：AS32A601配備了豐富的通信接口，包括6路SPI，支持主從模式標準SPI協議，速率最高可達30MHz；4路CAN，支持CANFD；4路USART模塊，支持LIN模式、同步串口模式；1個以太網（MAC）模塊，支持10/100M模式、全/半雙工模式；4路I2C，支持主從模式標準IIC協議。這些接口能夠滿足電力系統自動化監控中與各類傳感器、執行器以及其他監控設備之間的多種通信需求，實現數據的高效傳輸與交互，構建穩定可靠的電力系統通信網絡，保障監控信息的及時獲取與下達。

強大的模擬功能 ：芯片集成了3個12位的模數轉換器（ADC），最多支持48通道模擬通路，可對電力系統中的各種模擬信號（如電壓、電流、溫度等）進行高精度的采集與轉換；同時具備2個模擬比較器（ACMP）、2個8位的數模轉換器（DAC）以及1個溫度傳感器，能夠實現對電力設備運行狀態的實時監測與精確控制，為電力系統的穩定運行提供關鍵的數據支持。

（五）電源管理模式

AS32A601支持4種電源管理模式，包括RUN（運行模式）、SRUN（低速運行模式）、SLEEP（停止模式）和DEEPSLEEP（待機模式）。通過靈活切換電源模式，芯片可根據實際工作負載需求，在保證監控功能正常運行的前提下，有效降低功耗，延長電力系統監控設備的使用壽命，尤其適用于對功耗敏感的電力系統遠程監控場景，如分布式能源監控、輸電線路監測等，有助于減少設備的維護成本與能源消耗，提高電力系統監控的經濟性和可持續性。

三、ASM1042芯片技術特性與優勢

（一）芯片概述

ASM1042是一款通過AEC-Q100 Grade1認證的CAN收發器芯片，符合ISO11898-2:2016和ISO11898-5:2007物理層標準，支持5Mbps的數據速率，具備低功耗待機模式及遠程喚醒請求特性，I/O電壓范圍支持3.3V和5VMCU，未供電時具有理想無源行為，總線和邏輯引腳處于高阻態（無負載），實現上電/斷電無干擾運行，同時提供多種保護特性，如IECESD保護高達±15kV、總線故障保護、VCC和VIO（僅限V型號）電源終端的欠壓保護、驅動器顯性超時（TXDDTO）功能以及熱關斷保護（TSD）等，收發器共模輸入電壓可達±30V，典型循環延遲為110ns，采用SOIC8封裝，適用于工業級、汽車級和企業宇航級等多種應用場景，為電力系統自動化監控中的通信環節提供了可靠的連接解決方案。

（二）電氣性能優勢

高速數據傳輸能力 ：ASM1042支持高達5Mbps的數據速率，能夠在有負載的CAN網絡中實現更快的數據傳輸，具有較短的對稱傳播延遲時間（典型循環延遲為110ns）和快速循環次數，有效增加時序裕量，從而提升電力系統自動化監控中通信的實時性和效率，確保監控數據能夠及時、準確地在各個設備之間傳輸。

出色的EMC性能 ：支持SAEJ2962-2和IEC62228-3（最高500kbps）標準，具備良好的電磁兼容性（EMC）性能，降低了在復雜電力系統電磁環境中的電磁干擾和敏感度，保證CAN通信的可靠性與穩定性，減少因電磁干擾導致的通信錯誤和系統故障。

（三）保護特性與可靠性

靜電放電（ESD）保護 ：符合IECESD標準，保護電壓高達±15kV（HBM），能夠有效防止靜電對芯片的損壞，確保通信接口的長期可靠性。

總線故障保護 ：提供±70V的總線故障保護，能夠在電力系統中可能出現的異常電壓情況下保護收發器免受損壞，適應電力系統中復雜的電氣環境。

電源保護功能 ：VCC和VIO（僅限V型號）電源終端具有欠壓保護功能，當電源電壓低于設定閾值時，自動關閉芯片電路，防止因欠壓導致的芯片損壞和通信異常。

顯性超時保護（TXDDTO） ：當引腳TXD上的低電平持續時間超過設定的顯性超時時間（tTXD_DTO為1.2ms~3.8ms）時，發送器將被禁止，CAN總線進入隱性狀態，直到TXD上升沿信號對顯性超時保護進行復位，有效維護了CAN總線網絡的正常通信秩序。

熱關斷保護（TSD） ：內置熱關斷保護功能，當芯片溫度過高時，自動觸發過溫保護機制，關閉驅動電路，減小驅動電流，降低芯片溫度，防止因過熱導致芯片損壞和通信故障。

（四）靈活的工作模式與低功耗

待機模式與遠程喚醒 ：ASM1042具有低功耗待機模式，當STB引腳設置為高電平時，激活待機模式，此時CAN發送器和接收器均關閉，大幅降低功耗。同時，支持遠程喚醒請求功能，當總線檢測到超過tWK_FILTER的主導總線電平，引腳RXD將變為低電平，使設備能夠快速從待機模式喚醒，恢復正常通信工作。

靈活的I/O電壓適應性 ：I/O電壓范圍支持3.3V和5VMCU，為電力系統中不同電壓等級的監控設備提供了良好的適配性，方便與各種上位機和下位機設備進行連接與通信。

四、AS32A601與ASM1042芯片組合在電力系統自動化監控中的應用效能

（一）系統架構與集成

在電力系統自動化監控應用中，AS32A601作為核心處理單元，負責數據采集、處理、存儲以及監控邏輯的執行等任務，通過其豐富的通信接口與ASM1042CAN收發器芯片相連，構建起電力系統監控網絡中的節點通信鏈路。ASM1042則承擔著將AS32A601處理后的監控數據發送至其他監控節點或上位機，以及接收來自其他設備的控制指令等通信任務，二者協同工作，實現電力系統自動化監控系統的高效運行。

具體系統架構中，AS32A601的CAN控制器與ASM1042的CAN收發器通過標準的CAN總線接口相連，形成穩定的CAN通信網絡，可將電力系統中的各類智能監測設備（如智能電表、開關狀態監測裝置、電力變壓器狀態監測儀等）連接起來，實現數據的實時共享與交互。同時，利用AS32A601的以太網接口，還可將本地監控數據上傳至更高層級的電力系統監控中心或云端服務器，實現遠程監控與管理，構建多層次、全方位的電力系統自動化監控體系。

（二）數據采集與處理效能

AS32A601憑借其強大的內核性能和豐富的模擬功能，能夠高效地采集電力系統中的各種模擬信號，如電壓、電流、功率、頻率、溫度等。其12位ADC模塊的高精度特性確保了采集數據的準確性，最多48通道的模擬通路設計能夠滿足大規模電力系統多點監測的需求，為實時掌握電力設備運行狀態提供了詳實的數據基礎。

在數據處理方面，AS32A601的高性能內核可以快速運行復雜的監控算法和數據分析模型，對采集到的海量數據進行實時處理與分析，實現故障診斷、負荷預測、電能質量評估等功能。例如，通過對電力系統電流、電壓數據的實時監測與分析，利用內置的數學運算指令和浮點運算能力，快速判斷電力線路是否存在短路、過載等故障情況，并及時發出警報信號，同時為電力系統的調度決策提供數據支持，保障電力系統的穩定運行。

（三）通信可靠性與實時性

ASM1042的高速數據傳輸能力和出色的EMC性能為AS32A601處理后的監控數據提供了可靠的通信保障。在電力系統復雜的電磁環境下，ASM1042能夠穩定地以5Mbps的高速率傳輸數據，確保監控信息在各個節點之間的及時傳遞，滿足電力系統對通信實時性的嚴格要求。其短的對稱傳播延遲時間和快速循環次數，進一步提高了通信效率，使得電力系統能夠快速響應各種工況變化，及時調整運行狀態，降低故障風險。

此外，ASM1042的顯性超時保護、熱關斷保護等可靠性設計，有效避免了因通信故障導致的電力系統監控中斷，提高了通信系統的可用性和穩定性。當通信線路出現異常時，ASM1042能夠自動采取保護措施，如進入待機模式或觸發顯性超時保護，防止故障擴大化，保障通信網絡的基本運行，確保電力系統監控數據的連續性。

（四）系統集成與擴展性

AS32A601豐富的通信接口和靈活的外設配置，使其能夠與多種電力系統設備和傳感器進行無縫集成。除了與ASM1042構建的CAN通信網絡外，還可通過其SPI、I2C、USART等接口連接其他類型的傳感器、執行器和智能設備，如電力系統中的無功補償裝置、繼電保護裝置、環境監測傳感器等，實現對電力系統全方位、多層次的監測與控制。

同時，AS32A601的強大處理能力和靈活的電源管理模式，為系統的擴展提供了便利條件。在電力系統不斷升級和擴展的過程中，可在不更換核心處理芯片的情況下，通過增加傳感器節點、擴展通信網絡等方式，實現對新設備、新區域的監控覆蓋，降低了電力系統升級成本和維護難度，提高了系統的可擴展性和適應性。

五、結論與展望

（一）研究結論

通過對AS32A601與ASM1042芯片的技術特性、功能優勢以及在電力系統自動化監控中的應用效能進行深入分析，可以得出以下結論：

AS32A601芯片憑借其高性能內核、豐富的存儲資源、強大的功能安全特性、多樣化的通信接口以及低功耗等優勢，能夠高效地處理電力系統自動化監控中的數據采集、分析與處理任務，為監控系統提供了可靠的核心處理能力。

ASM1042芯片以其高速數據傳輸能力、出色的EMC性能、多種保護特性以及靈活的工作模式等優勢，在電力系統自動化監控通信環節中表現出色，確保了監控數據的穩定、可靠傳輸，提高了通信的實時性和可用性。

二者組合應用于電力系統自動化監控系統中，能夠顯著提升系統的整體性能，包括數據采集精度、處理速度、通信可靠性以及系統的集成度和擴展性等方面，有效滿足了現代電力系統對自動化監控的高要求，在實際應用中取得了良好的應用效果，為電力系統的穩定運行提供了有力的技術支持。

（二）未來展望

隨著電力系統向智能化、自動化方向的不斷發展，對監控系統的要求也將持續提高。未來，AS32A601與ASM1042芯片組合有望在以下幾個方面得到進一步的發展與拓展：

性能優化與提升 ：隨著芯片制造工藝的不斷進步和設計技術的不斷創新，AS32A601的內核性能、存儲容量和處理能力有望得到進一步提升，同時降低功耗；ASM1042的數據傳輸速率、抗干擾能力等性能指標也將不斷提高，以適應未來電力系統對更高性能監控設備的需求。

功能集成與融合 ：AS32A601可進一步集成更多功能模塊，如內置更多的模擬前端（AFE）功能、加密安全模塊等，實現對電力系統信號的更全面采集與處理，同時保障數據的安全性；ASM1042可與AS32A601在芯片層面進行更緊密的集成，減少系統設計復雜度和成本，提高系統的可靠性和穩定性。

應用拓展與創新 ：在現有電力系統自動化監控應用的基礎上，AS32A601與ASM1042芯片組合還可拓展至更多新興領域，如電力物聯網（IoT）、電動汽車充電設施監控、儲能系統管理等，為構建智能、高效、可靠的能源互聯網提供核心芯片支持，推動電力行業的技術創新與產業升級，助力實現能源的可持續發展。

審核編輯 黃宇