基于RV1106的低压电力保护测控设备开发平台设计

RV1106电力保护测控开发平台设计

前言

低压(110kV - 10kV)电力保护测控设备主要用于监测和保护低压电力系统(配电系统),确保其安全、稳定运行。近年来,随着配电网的不断进步及智能化水平的显著提升,低压电力保护测控设备市场迎来了快速发展。相较于高压电力设备,低压电力保护测控设备在技术门槛和市场准入方面要求相对较低,吸引了越来越多的企业进入该领域,导致市场竞争日益激烈。在这种背景下,为了保持产品的竞争力,企业不仅需要高度重视产品质量,还要严格控制成本。同时,由于近年来各行业对芯片的需求急剧增加,尤其是在新能源汽车、智能家居、工业自动化等领域的飞速发展,导致了芯片供应日益紧张,而国际关系、贸易摩擦等因素,又进一步加剧了芯片供应链的不确定性,特别是国外厂商芯片的供应,主控芯片的供货问题已成为产品研发生产过程中一大困难点。考虑上述因素,目前不少设备厂都加大国产化芯片的适配和使用。因此,我们在开发中,选择了瑞芯微的RV1106芯片,进行了开发平台的设计。

RV1106芯片简介

瑞芯微(rockchip)生产的RV1106G3芯片,其单核cortex-a7,最高主频1.2G, 另有riscv mcu 和 1TOPS 处理性能的NPU,内置128-256M DDR3内存,工作温度范围-40 ~ +125℃,售价约人民币35元。​

RV1106处理器架构:

RV1106的SOC资源以及性能可满足低压电力保护测控设备需求,并且价格相对低廉,在成本上具有优势。

RV1106开发平台设计

平台资源与性能

针对低压电力保护测控设备需求,对RV1106外设功能分配如下:

外设 功能

Cortex-A7

运行RTOS,实现主要的保护测控功能

MCU

开关量去抖采集,LED灯驱动等慢速IO处理

FSPI

AD转换器数据采集

### 低功耗优化策略 在基于 RV1106 和 ESP32 的系统设计中,实现低功耗优化需要从硬件设计、通信协议和软件控制多个层面入手。以下是一些关键的优化方法: #### 1. 硬件电源管理 - **独立供电**:由于 ESP32 可能需要较高的电流,建议使用外部电源为其供电,而不是依赖开发板上的 3.3V LDO 降压电路[^1]。这样可以避免因电源不足导致的不稳定运行。 - **动态电压调节**:通过配置电源管理芯片(如 STPMIC1),可以在不同的工作模式下调整电压,例如将主控电压设置为 1.8V 来降低功耗[^2]。 #### 2. 通信接口优化 - **I²C 接口休眠机制**:在 RV1106 与 ESP32 的 I²C 通信中,可以通过定期进入休眠模式来减少不必要的能耗。当没有数据传输需求时,关闭 I²C 总线并仅在需要配置寄存器时唤醒。 - **UART/SPI 数据压缩**:如果 RV1106 支持图像数据压缩功能,则应在发送前启用该功能以减少数据传输量。同时,ESP32 应合理安排数据接收的时间窗口,尽量避免长时间保持活跃状态。 #### 3. 软件控制策略 - **ESP32 深度睡眠模式**:利用 ESP32 内置的深度睡眠模式,在无任务执行时将其核心电压降至最低水平。根据实际应用需求设定定时唤醒或中断触发机制,以维持必要的功能操作。 - **蓝牙低功耗 (BLE)**:如果系统涉及无线通信,可以充分利用 ESP32 的 BLE 功能进行连接和数据传输。相比传统蓝牙,BLE 具有更低的能耗特性,并且支持多种省电模式[^3]。 #### 4. 外设管理 - **关闭未使用的外设电源域**:对于不参与当前工作的模块(如 Wi-Fi、ADC、DAC 等),应主动切断其供电路径。这可以通过配置内部寄存器或者外部电源开关实现[^2]。 - **选择性激活传感器**:只有在需要采集数据时才开启相关传感器设备,其余时间保持关闭状态。此外,还可以设置阈值检测机制,仅当满足特定条件时才启动传感器采集过程。 #### 示例代码 - 配置 ESP32 进入深度睡眠模式 ```c #include "esp_sleep.h" void setup() { // 设置 GPIO 唤醒源,例如使用按键触发 const int wakeUpPin = 4; // 假设使用 GPIO4 作为唤醒引脚 esp_sleep_enable_ext0_wakeup(wakeUpPin, HIGH); // 当 GPIO4 为高电平时唤醒 // 进入深度睡眠模式 esp_deep_sleep_start(); } void loop() { // 此处不会被执行 } ``` ###
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