《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》是萬高（杭州）科技有限公司於2015年6月4日申請的專利，該專利的申請號為2015103010870，公布號為CN104850170A，授權公布日為2015年8月19日，發明人是門長有、譚年熊。
《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》包括：通過串口UART接收外部主控MCU傳送的訓練位元組；在預設時鐘頻率Fideal的作用下，對訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值Nrc；利用Fideal及Nrc計算得到外部主控MCU傳送訓練位元組的預估波特率Fibaud，通過查表獲取外部主控MCU傳送訓練位元組的實際波特率Fbaud，依據Fbaud得到時間間隔Tref；利用Nrc和Tref計算得到RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc，依據Frc與預設時鐘頻率Fideal的差值調整RC時鐘模組的時鐘頻率，獲取RC時鐘模組調整後的時鐘頻率Frcc。該方法實現無晶體計量SoC晶片本身能夠獲取時鐘頻率，不必使用外置晶體提供時鐘頻率，降低了系統成本，提高了獲取時鐘頻率的可靠性。
2020年7月，《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》獲得第二十一屆中國專利銀獎。
（概述圖為《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法
- 類別：專利
- 公布號：CN104850170A
- 公布日：2015年8月19日
- 申請號：2015103010870
- 申請日：2015年6月4日
- 申請人：萬高（杭州）科技有限公司
- 地址：浙江省杭州市濱江區六和路368號
- 發明人：門長有、譚年熊
- 分類號：G06F1/04（2006.01）I
- 專利代理機構：北京集佳智慧財產權代理有限公司
- 代理人：羅滿
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在電參量測量套用中，例如智慧型插座、智慧型家電及智慧型電錶等，常常會採用計量模組與主控微控制器MCU模組分離的實現方案，隨著智慧型電錶國際法規IR46的執行，要求計量模組實現法規相關的計量功能，外部通信控制模組即MCU部分不能影響計量模組的功能和性能，可見基於計量SoC（System on Chip，片上系統晶片）設計的計量模組與多功能通信加密主控MCU模組相結合的實現方案將占據主導地位。
在這個套用中，主控微控制器模組的核心晶片為微控制器晶片，計量模組的核心晶片為計量SoC，微控制晶片和計量SoC都需要一個外置晶體以達到所需的時鐘精度，若沒有外置晶體，計量SoC不能獲取所需的時鐘頻率，也不能進行測量套用。而且，增加的外置晶體會提高系統成本，而且外置晶體本身會存在停振的風險，一旦出現停振，計量SoC也無法獲取所需的時鐘頻率，這樣會降低計量SoC中計量模組獲得到時鐘的可靠性。
發明內容
專利目的
《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》的目的是提供一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法，以實現無晶體計量SoC晶片本身能夠獲取與主控MCU同步的時鐘頻率，不必使用外置晶體提供時鐘頻率，降低了系統成本，提高了計量SoC晶片中計量模組獲取時鐘的可靠性。
技術方案
《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》提供一種無晶體計量SoC晶片的時鐘獲取方法，該方法包括：通過串口UART接收外部主控MCU傳送的訓練位元組；在RC時鐘模組產生的預設時鐘頻率Fideal的作用下，對所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值Nrc；利用所述預設時鐘頻率Fideal及所述計數值Nrc計算得到所述外部主控MCU傳送所述訓練位元組的預估波特率Fibaud，通過查表獲取所述外部主控MCU傳送所述訓練位元組的實際波特率Fbaud，依據所述實際波特率Fbaud得到所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref；利用所述計數值Nrc和所述時間間隔Tref計算得到所述RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc，依據所述實際時鐘頻率Frc與所述預設時鐘頻率Fideal之間的差值調整所述RC時鐘模組的時鐘頻率，獲取所述RC時鐘模組調整後的時鐘頻率Frcc。
優選的，所述利用所述預設時鐘頻率Fideal及所述計數值Nrc計算得到所述外部主控MCU傳送所述訓練位元組的預估波特率Fibaud，包括：利用所述預設時鐘頻率Fideal及所述計數值Nrc，依據Fibaud＝Fideal/（8*Nrc）得到所述外部主控MCU傳送所述訓練位元組的預估波特率Fibaud。
優選的，所述依據所述實際波特率Fbaud得到所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref，包括：利用所述實際波特率Fbaud，依據Tref＝8/Fbaud得到所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref。
優選的，所述利用所述計數值Nrc和所述時間間隔Tref計算得到所述RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc，包括：利用所述計數值Nrc和所述時間間隔Tref，依據Frc＝Nrc/Tref得到所述RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc。
優選的，所述依據所述實際時鐘頻率Frc與所述預設時鐘頻率Fideal之間的差值調整所述RC時鐘模組的時鐘頻率，獲取所述RC時鐘模組調整後的準確的時鐘頻率Frcc之後，還包括：通過計量模組對功率進行測量得到功率P；利用所述預設時鐘頻率Fideal及所述時鐘頻率Frcc，依據Crc＝Fideal/Frcc-1得到需要對所述功率P進行補償的補償值Crc；利用所述補償值Crc對所述功率P進行補償，依據Pc＝（1+Crc）×P得到補償後的功率Pc。
《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》還提供一種無晶體計量SoC晶片，包括：串口UART，用於接收外部主控MCU傳送的訓練位元組；與所述串口UART相連的波特率調整模組，用於在RC時鐘模組產生的預設時鐘頻率Fideal的作用下，對所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值Nrc；與所述波特率調整模組相連的內部MCU模組，用於利用所述預設時鐘頻率Fideal及計數值Nrc計算得到所述外部主控MCU傳送所述訓練位元組的預估波特率Fibaud，通過查表獲取所述外部主控MCU傳送所述訓練位元組的實際波特率Fbaud，依據所述實際波特率Fbaud得到所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref；並利用所述計數值Nrc和所述時間間隔Tref計算得到所述RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc；與所述內部MCU模組相連的RC時鐘調整控制模組，用於在所述內部MCU模組的控制作用下，依據所述實際時鐘頻率Frc與所述預設時鐘頻率Fideal之間的差值調整所述RC時鐘模組的時鐘頻率，獲取所述RC時鐘模組調整後的準確的時鐘頻率Frcc；與所述RC時鐘調整控制模組、內部MCU模組、波特率測量模組和串口UART相連的所述RC時鐘模組，用於為所述無晶體計量SoC晶片提供時鐘頻率；與所述串口UART、內部MCU模組、RC時鐘模組及RC時鐘調整控制模組相連的計量模組，用於輸出電能參數的測量值。
優選的，所述預估波特率Fibaud的計算公式為：Fibaud＝Fideal/（8*Nrc），其中，Fideal為所述RC時鐘模組產生的預設時鐘頻率，Nrc為對所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值。
優選的，所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref的計算公式為：Tref＝8/Fbaud，其中，所述Fbaud為所述訓練位元組的實際波特率。
優選的，所述實際時鐘頻率Frc的計算公式為：Frc＝Nrc/Tref，其中，Nrc為對所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值，Tref為所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔。
優選的，所述無晶體計量SoC晶片還包括：與所述計量模組和所述RC時鐘模組相連的功率補償模組，用於通過所述計量模組對功率進行測量得到功率P，利用所述預設時鐘頻率Fideal及所述時鐘頻率Frcc，依據Crc＝Fideal/Frcc-1得到需要對所述功率P進行補償的補償值Crc，利用所述補償值Crc對所述功率P進行補償，依據Pc＝（1+Crc）×P得到補償後的功率Pc。
有益效果
《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》在RC時鐘模組產生的預設時鐘頻率Fideal的作用下，對訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值Nrc，並利用預設時鐘頻率Fideal及計數值Nrc計算得到外部主控MCU傳送訓練位元組的預估波特率Fibaund，再通過查表獲取外部主控MCU傳送訓練位元組的實際波特率Fbaund，依據實際波特率Fbaud得到訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref，且利用計數值Nrc和時間間隔Tref計算得到RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc，依據實際時鐘頻率Frc調整RC時鐘模組的時鐘頻率，獲取RC時鐘模組調整後的時鐘頻率Frcc。可見，無晶體計量SoC晶片本身能夠獲取與主控MCU同步的時鐘頻率，不必使用外置晶體提供時鐘頻率，降低了系統成本，提高了計量SoC晶片中計量模組獲取時鐘的可靠性。
附圖說明
圖1為《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》實施例一所提供的無晶體計量SoC晶片的時鐘獲取方法的流程圖；
圖2為該發明實施例一中傳送的訓練位元組是0x7F信號的波形圖；
圖3為該發明實施例二所提供的無晶體計量SoC的時鐘獲取方法的部分流程圖；
圖4為該發明實施例三所提供的無晶體計量SoC晶片的結構示意圖；
圖5為該發明實施例四所提供的無晶體計量SoC晶片的結構示意圖。
權利要求
1.《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》其特徵在於，包括：通過串口UART接收外部主控MCU傳送的訓練位元組；在RC時鐘模組產生的預設時鐘頻率Fideal的作用下，對所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值Nrc；利用所述預設時鐘頻率Fideal及所述計數值Nrc計算得到所述外部主控MCU傳送所述訓練位元組的預估波特率Fibaud，通過查表獲取所述外部主控MCU傳送所述訓練位元組的實際波特率Fbaud，依據所述實際波特率Fbaud得到所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref；利用所述計數值Nrc和所述時間間隔Tref計算得到所述RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc，依據所述實際時鐘頻率Frc與所述預設時鐘頻率Fideal之間的差值調整所述RC時鐘模組的時鐘頻率，獲取所述RC時鐘模組調整後的時鐘頻率Frcc；所述利用所述預設時鐘頻率Fideal及所述計數值Nrc計算得到所述外部主控MCU傳送所述訓練位元組的預估波特率Fibaud，包括：利用所述預設時鐘頻率Fideal及所述計數值Nrc，依據Fibaud＝Fideal/（8*Nrc）得到所述外部主控MCU傳送所述訓練位元組的預估波特率Fibaud。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述依據所述實際波特率Fbaud得到所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref，包括：利用所述實際波特率Fbaud，依據Tref＝8/Fbaud得到所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述利用所述計數值Nrc和所述時間間隔Tref計算得到所述RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc，包括：利用所述計數值Nrc和所述時間間隔Tref，依據Frc＝Nrc/Tref得到所述RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述依據所述實際時鐘頻率Frc與所述預設時鐘頻率Fideal之間的差值調整所述RC時鐘模組的時鐘頻率，獲取所述RC時鐘模組調整後的準確的時鐘頻率Frcc之後，還包括：通過計量模組對功率進行測量得到功率P；利用所述預設時鐘頻率Fideal及所述時鐘頻率Frc，依據Crc＝Fideal/Frcc-1得到需要對所述功率P進行補償的補償值Crc；利用所述補償值Crc對所述功率P進行補償，依據Pc＝（1+Crc）×P得到補償後的功率Pc。
5.一種無晶體計量SoC晶片，其特徵在於，包括：串口UART，用於接收外部主控MCU傳送的訓練位元組；與所述串口UART相連的波特率測量模組，用於在RC時鐘模組產生的預設時鐘頻率Fideal的作用下，對所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值Nrc；與所述波特率測量模組相連的內部MCU模組，用於利用所述預設時鐘頻率Fideal及計數值Nrc計算得到所述外部主控MCU傳送所述訓練位元組的預估波特率Fibaud，通過查表獲取所述外部主控MCU傳送所述訓練位元組的實際波特率Fbaud，依據所述實際波特率Fbaud得到所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref；並利用所述計數值Nrc和所述時間間隔Tref計算得到所述RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc；與所述內部MCU模組相連的RC時鐘調整控制模組，用於在所述內部MCU模組的控制作用下，依據所述實際時鐘頻率Frc與所述預設時鐘頻率Fideal之間的差值調整所述RC時鐘模組的時鐘頻率，獲取所述RC時鐘模組調整後的準確的時鐘頻率Frcc；與所述RC時鐘調整控制模組、內部MCU模組、波特率測量模組和串口UART相連的所述RC時鐘模組，用於為所述無晶體計量SoC晶片提供時鐘頻率；與所述串口UART、內部MCU模組、RC時鐘模組及RC時鐘調整控制模組相連的計量模組，用於輸出電能參數的測量值；所述預估波特率Fibaud的計算公式為：Fibaud＝Fideal/（8*Nrc），其中，Fideal為所述RC時鐘模組產生的預設時鐘頻率，Nrc為對所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值。
6.如權利要求5所述的晶片，其特徵在於，所述預估波特率Fibaud的計算公式為：Fibaud＝Fideal/（8*Nrc），其中，Fideal為所述RC時鐘模組產生的預設時鐘頻率，Nrc為對所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值。
7.如權利要求5所述的晶片，其特徵在於，所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref的計算公式為：Tref＝8/Fbaud，其中，所述Fbaud為所述訓練位元組的實際波特率。
8.如權利要求5所述的晶片，其特徵在於，所述實際時鐘頻率Frc的計算公式為：Frc＝Nrc/Tref，其中，Nrc為對所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值，Tref為所述訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔。
9.如權利要求5所述的晶片，其特徵在於，還包括：與所述計量模組和所述RC時鐘模組相連的功率補償模組，用於通過所述計量模組對功率進行測量得到功率P，利用所述預設時鐘頻率Fideal及所述時鐘頻率Frcc，依據Crc＝Fideal/Frcc-1得到需要對所述功率P進行補償的補償值Crc，利用所述補償值Crc對所述功率P進行補償，依據Pc＝（1+Crc）×P得到補償後的功率Pc。
實施方式
- 實施例一
圖1為《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》實施例一所提供的無晶體計量SoC晶片的時鐘獲取方法的流程圖，該方法包括：
步驟S101：通過串口UART接收外部主控MCU傳送的訓練位元組；
步驟S102：在RC時鐘模組產生的預設時鐘頻率Fideal的作用下，對訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值Nrc；
步驟S103：利用預設時鐘頻率Fideal及計數值Nrc計算得到外部主控MCU傳送訓練位元組的預估波特率Fibaud，通過查表獲取外部主控MCU傳送訓練位元組的實際波特率Fbaud，依據實際波特率Fbaud得到訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref；其中，利用預設時鐘頻率Fideal及計數值Nrc，依據Fibaud＝Fideal/（8*Nrc）得到外部主控MCU傳送訓練位元組的預估波特率Fibaud。通過與外部主控MCU通訊約定的、可選UART波特率查找表能夠獲取外部主控MCU傳送訓練位元組的實際波特率Fbaud。利用實際波特率Fbaud，依據Tref＝8/Fbaud得到訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref。
步驟S104：利用計數值Nrc和時間間隔Tref計算得到RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc，依據實際時鐘頻率Frc與預設時鐘頻率Fideal之間的差值調整RC時鐘模組的時鐘頻率，獲取RC時鐘模組調整後的時鐘頻率Frcc。
其中，利用計數值Nrc和時間間隔Tref，依據Frc＝Nrc/Tref得到RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc，依據實際時鐘頻率Frc與預設時鐘頻率Fideal之間的差值調整RC時鐘模組的時鐘頻率，使RC時鐘模組的時鐘頻率與實際時鐘頻率Frc之間的偏差在預設偏差範圍內，獲取RC時鐘模組調整後的時鐘頻率Frcc。這樣，確保無晶體計量SoC晶片的計量誤差滿足電報計量為代表的測量準確度。
其中，時鐘頻率Frcc與實際時鐘頻率Frc之間的偏差在預設偏差範圍內。預設偏差範圍可設定為1％。
需要說明的是，上述步驟S101、S102、S103及S104的執行主體為無晶體計量SoC本身。
圖2為《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》實施例一中傳送的訓練位元組是0x7F信號的波形圖，假設主控MCU傳送的波特率為Fbaud，那么主控MCU傳送的波特周期為：Tbaud＝1/Fbaud；則8個波特寬度時間為：Tref＝8×Tbaud；
計量SoC採用內部的RC時鐘模組產生的時鐘，假設其理想的時鐘頻率是Fideal，通過波特率測量模組對上述訓練位元組的兩個下降沿的間隔時間Tref，進行計數得到Nrc。計量SoC中的內部MCU模組能計算出外部主控MCU傳送的波特率約為Fibaud＝Fideal/（8*Nrc），內部MCU模組通過查找與外部主控MCU通訊約定的、可選UART波特率查找表，獲得此時外部主控MCU通訊的實際波特率Fbaud。此時，計量SoC晶片的RC時鐘實際頻率Frc就能通過Frc＝Nrc/Tref得到。
計量SoC內部MCU根據內部RC實際的時鐘頻率Frc，控制RC時鐘頻率調整模組，可以改變RC時鐘頻率Frc的頻率。由於RC時鐘頻率調整機制的限制，調整後的RC時鐘頻率與理想的RC時鐘頻率之間的偏差只能保證1％以內，難以做到更高的精度。
通過以上步驟後，功率按時間積分獲得的電能量測量值以及相對應的CF脈衝輸出頻率值的偏差已在1％以內。
例如，在國家電網智慧型電能表套用中，UART可選的波特率為1200bps、2400bps、4800bps和9600bps，默認的UART通信波特率為2400bps。假設外部主控模組的MCU晶片採用2400bps傳送學習位元組0x7F，兩個下降沿的間隔時間Tref為：Tref＝8×Tbaud＝8/Fbaud＝3.333毫秒；
計量SoC晶片的內部RC設計頻率為3.2768兆赫茲,假設實際對間隔時間Tref的計數值為Nrc＝12000，那么，可以反推出此時通信波特率為Fibond＝3.2768兆赫茲/12000*8＝2184.53赫茲，計量SoC的內部MCU經過查表，得出在可能的波特率1200bps、2400bps、4800bps和9600bps列表中，與2400bps最接近，因此判定此時外部主控MCU晶片的通信波特率為Fbond＝2400bps。從而計算得到計量SoC內部RC實際的時鐘頻率為：Frc＝Nrc/Tref＝3.6兆赫茲；此時的頻率偏差誤差為：Fideal/Frc-1＝-9％，則需要通過調整RC電路；
配置RC電路參數，再次對對間隔時間Tref的計數值為Nrcc＝11000，那么，計算得到補償後的實際RC頻率為：Frcc＝Nrcc/Tref＝3.3兆赫茲；此時的頻率偏差誤差為：Fideal/Frcc-1＝-0.7％，不需要進一步調整RC電路。
《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》實施例所提供的一種無晶體計量SoC晶片的時鐘獲取方法，在RC時鐘模組產生的預設時鐘頻率Fideal的作用下，對訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值Nrc，並利用預設時鐘頻率Fideal及計數值Nrc計算得到外部主控MCU傳送訓練位元組的預估波特率Fibaud，再通過查表獲取外部主控MCU傳送訓練位元組的實際波特率Fbaud，依據實際波特率Fbaud得到訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref，且利用計數值Nrc和時間間隔Tref計算得到RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc，依據實際時鐘頻率Frc與預設時鐘頻率Fideal之間的差值調整RC時鐘模組的時鐘頻率，獲取RC時鐘模組調整後的時鐘頻率Frcc。可見，無晶體計量SoC本身能夠獲取與主控MCU同步的時鐘頻率，不必使用外置晶體提供時鐘頻率，降低了系統成本，提高了計量SoC中計量模組獲取時鐘的可靠性。
- 實施例二
圖3為《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》實施例二所提供的無晶體計量SoC的時鐘獲取方法的部分流程圖，優選的，在步驟S104之後，還包括以下步驟：
步驟S201：通過計量模組對功率進行測量得到功率P；
步驟S202：利用預設時鐘頻率Fideal及時鐘頻率Frcc，依據Crc＝Fideal/Frcc-1得到需要對功率P進行補償的補償值Crc；
步驟S203：利用補償值Crc對功率P進行補償，依據Pc＝（1+Crc）×P得到補償後的功率Pc。
具體的，因為RC時鐘頻率的個體離散性較大，即使付出一定的代價，晶片間的RC時鐘頻率的極限偏差也可能達到20％的量級，另外，在需要測量電能的套用中，需要根據測量到的功率值對時間積分，累加成能量，當能量超過一定門限值時，輸出一個CF脈衝。該脈衝的頻率Fcf與測量到的功率值P和時鐘頻率值成正比，即Fcf＝kFrcP，其中k為一個常數，當功率值恆定時，晶片工作頻率的變化將導致CF脈衝頻率的變化。在電能計量套用中，該變化需要在全溫度範圍內控制在千分之一以內。
所以，如果要進一步提升電能量和CF頻率測量準確度，在步驟S104之後，還需進一步採取如下的操作：通過對晶片的功率值進行調整，補償RC頻率誤差對CF脈衝頻率的影響。實現方法如下：假設，計量晶片測量到的功率為P，內部RC補償後的時鐘頻率為Frcc，需要對該功率進行補償的補償值為Crc，補償後的功率為Pc，那么有:
Pc＝（1+Crc）×P；
Fcf＝kFidealP＝kFrccPc；
Crc＝Fideal/Frccc-1；
這樣，外部主控MCU定期的傳送訓練位元組，計量SoC晶片自動的計算出補償值Crc，這樣就可以將CF脈衝頻率穩定在允許範圍之內。
例如，同樣的，計量SoC晶片的內部RC設計頻率為3.2768兆赫茲，假設實際對間隔時間Tref的計數值為Nrc＝12000，調整RC電路，配置RC電路參數，再次對對間隔時間Tref的計數值為Nrcc＝11000，那么，此時的頻率偏差誤差為：Fideal/Frcc-1＝-0.7％，不需要進一步調整RC電路；如果要進一步提升電能量和CF頻率測量準確度，對功率進行補償：Crc＝Fideal/Frcc-1＝-0.00703，至此完成補償，在系統工作的過程中，系統需要周期性的執行步驟S101、S102、S103、S104、S201、S202、S203，即周期性的執行步驟S101-S203，確保RC的變化能被及時的補償。
在該套用場景中，Nrcc的值決定了系統補償的解析度，Nrcc為萬分之一量級，所以補償解析度為萬分之一，高於智慧型電能表套用中千分之一的精度要求。
《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》實施例所提供的又一種無晶體計量SoC晶片的時鐘獲取方法，在獲取到RC時鐘模組調整後的時鐘頻率Frcc之後，通過計量模組對功率進行測量得到功率P，利用預設時鐘頻率Fideal及時鐘頻率Frcc，依據Crc＝Fideal/Frcc-1得到需要對功率P進行補償的補償值Crc，利用補償值Crc對功率P進行補償，依據Pc＝（1+Crc）×P得到補償後的功率Pc。可見，無晶體計量SoC本身能夠獲取與主控MCU同步的時鐘頻率，不必使用外置晶體提供時鐘頻率，降低了系統成本，提高了計量SoC中計量模組獲取時鐘的可靠性，並且進一步對功率進行補償，提升電能量和CF頻率的測量準確度，能夠提升時鐘頻率的準確度。
- 實施例三
圖4為《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》實施例三所提供的無晶體計量SoC晶片的結構示意圖，該無晶體計量SoC晶片1包括：
串口UART11，用於接收外部主控MCU12傳送的訓練位元組；
與串口UART11相連的波特率調整模組13，用於在RC時鐘模組16產生的預設時鐘頻率Fideal的作用下，對訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值Nrc；
與波特率調整模組13相連的內部MCU模組14，用於利用預設時鐘頻率Fideal及計數值Nrc計算得到外部主控MCU12傳送訓練位元組的預估波特率Fibaud，通過查表獲取外部主控MCU12傳送訓練位元組的實際波特率Fbaud；並利用計數值Nrc和時間間隔Tref計算得到RC時鐘模組16的實際時鐘頻率Frc；
與內部MCU模組14相連的RC時鐘調整控制模組15，用於在內部MCU模組14的控制作用下，依據實際時鐘頻率Frc與預設時鐘頻率Fideal之間的差值調整RC時鐘模組16的時鐘頻率，獲取RC時鐘模組16調整後的時鐘頻率Frcc，依據實際波特率Fbaud得到訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref；
與RC時鐘調整控制模組15、內部MCU模組14、波特率測量模組13和串口UART11相連的RC時鐘模組16，用於為無晶體計量SoC晶片1提供時鐘頻率；
與串口UART11、內部MCU模組14、RC時鐘模組16及RC時鐘調整控制模組15相連的計量模組17，用於輸出電能參數的測量值。
其中，預估波特率Fibaud的計算公式為：Fibaud＝Fideal/（8*Nrc），Fideal為RC時鐘模組產生的預設時鐘頻率，Nrc為對訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值。
其中，訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref的計算公式為：Tref＝8/Fbaud，Fbaud為訓練位元組的實際波特率。
其中，實際時鐘頻率Frc的計算公式為：Frc＝Nrc/Tref，Nrc為對訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值，Tref為訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔。
其中，依據實際時鐘頻率Frc與預設時鐘頻率Fideal之間的差值調整RC時鐘模組的時鐘頻率，使RC時鐘模組的時鐘頻率與實際時鐘頻率Frc之間的偏差在預設偏差範圍內，獲取RC時鐘模組調整後的時鐘頻率Frcc。這樣，確保無晶體計量SoC晶片的計量誤差滿足電報計量為代表的測量準確度，時鐘頻率Frcc與實際時鐘頻率Frc之間的偏差在預設偏差範圍內。預設偏差範圍可設定為1％。
《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》實施例所提供的一種無晶體計量SoC晶片，串口UART接收外部主控MCU傳送的訓練位元組，波特率調整模組在RC時鐘模組產生的預設時鐘頻率Fideal的作用下，對訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref進行計數得到計數值Nrc，內部MCU模組利用預設時鐘頻率Fideal及計數值Nrc計算得到外部主控MCU傳送訓練位元組的預估波特率Fibaud，通過查表獲取外部主控MCU傳送訓練位元組的實際波特率Fbaud，依據實際波特率Fbaud得到訓練位元組的兩個下降沿的時間間隔Tref，並利用計數值Nrc和時間間隔Tref計算得到RC時鐘模組的實際時鐘頻率Frc，RC時鐘調整控制模組在內部MCU模組的控制作用下，依據實際時鐘頻率Frc與預設時鐘頻率Fideal之間的差值調整RC時鐘模組的時鐘頻率，獲取RC時鐘模組調整後的時鐘頻率Frcc。可見，無晶體計量SoC晶片本身能夠獲取與主控MCU同步的時鐘頻率，不必使用外置晶體提供時鐘頻率，降低了系統成本，提高了計量SoC中計量模組獲取時鐘的可靠性。
- 實施例四
圖5為《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》實施例四所提供的無晶體計量SoC晶片的結構示意圖，該無晶體計量SoC晶片1還包括：
與計量模組17和RC時鐘模組16相連的功率補償模組18，用於通過計量模組17對功率進行測量得到功率P，利用預設時鐘頻率Fideal及時鐘頻率Frcc，依據Crc＝Fideal/Frcc-1得到需要對功率P進行補償的補償值Crc，利用補償值Crc對功率P進行補償，依據Pc＝（1+Crc）×P得到補償後的功率Pc。
《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》所提供的一種無晶體計量SoC晶片，在獲取到RC時鐘模組調整後的時鐘頻率Frcc之後，功率補償模組通過計量模組對功率進行測量得到功率P，利用預設時鐘頻率Fideal及時鐘頻率Frcc，依據Crc＝Fideal/Frcc-1得到需要對功率P進行補償的補償值Crc，利用補償值Crc對功率P進行補償，依據Pc＝（1+Crc）×P得到補償後的功率Pc。可見，無晶體計量SoC本身能夠獲取與主控MCU同步的時鐘頻率，不必使用外置晶體提供時鐘頻率，降低了系統成本，提高了計量SoC中計量模組獲取時鐘的可靠性，並且進一步對功率進行補償，提升電能量和CF頻率的測量準確度，能夠提升時鐘頻率的準確度。
榮譽表彰
2020年7月，《一種無晶體計量SoC晶片及其時鐘獲取方法》獲得第二十一屆中國專利銀獎。
