1、Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 1 of 46 Rev 1.5 RN8209C/RN8209D 用户手册 Data: 2014-3-20 Rev: 1.0 Data:2014-3-29 Rev:1.1 Data:2014-8-26 Rev:1.2 Data:2014-12-22 Rev:1.3 Data:2015-1-7 Rev:1.4 Data:2015-1-29 Rev:1.5 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 2 of 46 R
2、ev 1.5 版本 更新 说明 版本号 修改时 间 修改内 容 V1.0 2014-3-20 创建 V1.1 2014-3-29 修改文字 错误 V1.2 2014-8-26 增加内 部未 开放 功能 ： 电能寄 存器 2A/2C 功能 定义更改 ； 扩展频 率测 量范 围， 增加 35H 寄存 器； RN8209D 的 RX 引脚也 支持复位 功能 ； 对 RX 引脚 复位 功能 做补 充说明 ； 修改错 误： 2.7 章节 关于 Hfconst 寄存器地 址的 描述 错误 ； 修改一 些文 字错 误； V1.3 2014-12-22 3.2.2 hfconst 计算公 式修 改 HFCon
3、st= INT 14.8528*Vu*Vi*1011/(EC*Un*Ib) 改为： HFConst=INT16.1079*Vu*Vi*1011/(EC*Un*Ib) V1.4 2015-1-7 第 18 页寄 存器 列表 中 2A 和 2C 寄存器 说明 更改 ； 冻结电能寄存器冻结时间从 572.1793ms 更改为 572.1397ms 。 V1.5 2015-1-29 修改电能冻结时间为：2048*1024 个晶振周期，V1.4 版中 为 2048 个晶振 周期 。 修改功 率寄 存器 Read 行 APA23 、22 、21 、20 角标， 使其 与 BIT31 、30 、29 、28
4、 角标 对应 。 修改手 册页 脚版 本为 Rev 1.5。 目录 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 3 of 46 Rev 1.5 1 芯片 介绍 4 1.1 芯片特 性 4 1.2 功能简 介 4 1.3 功能框 图 5 1.4 管脚定 义 5 1.5 典型应 用 8 2 系统 功能 9 2.1 电源监 测 9 2.2 系统复 位 9 2.3 模数转 换 10 2.4 有功功 率 10 2.5 无功功 率 11 2.6 有效值 12 2.7 能量计 算 12 2.8 通道切 换 13 2.9 频率测 量 13
5、2.10 过零 检测 . 14 2.11 中断 . 14 2.12 寄存 器 . 15 3 校表 方法 31 3.1 概述 31 3.2 校表流 程和 参数 计算 31 3.3 举例 34 4 通信 接口 36 4.1 SPI 接口 . 36 4.2 UART 接口 38 5 电气 特性 43 6 芯片 封装 45 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 4 of 46 Rev 1.5 1 芯片介绍 1.1 芯片 特性 计量 提供三 路- ADC 有功电 能误 差在 8000:1 动态范围 内0.1% ，支 持 IEC6
6、2053-22：2003 标准 要求 无功电 能误 差在 8000:1 动态范围 内0.1% ，支持 IEC62053-23：2003 标准 要求 提供两 路电 流和 一路 电压 有效值 测量 ， 在 1000:1 动态范围 内， 有效 值误 差0.1% 提供一 路脉 冲频 率发 生器 ，可用 于对 用户 自定 义功 率进行 电能 量累 加积 分 提供三 路 ADC 的瞬 时采 样值 潜动阈 值可 调 提供反 相功 率指 示 提供电 压通 道频 率测 量 提供电 压通 道过 零检 测 提供参 考基 准监 测功 能 软件校 表 电表常 数(HFConst) 可调 提供增 益和 相位 校正 提供有
7、 功、 无功 、有 效值 offset 校正 提供小 信号 校表 加速 功能 提供配 置参 数自 动校 验功 能 提供 SPI/UART 接口 具有电 源监 控功 能 具备电 能寄 存器 定时 冻结 功能 UART 的 RX 输入引脚同 时具备管脚复位功能 RN8209 +5V/3.3V 电源供 电，功 耗典 型值 为 15mW5V 、8mW3.3V 内置 1.25V1% 参考电 压，温度 系数 典型 值 5ppm/，最 大 15ppm/ 采用 SSOP24 （RN8209D ）/SOP16L （RN8209C ） 绿色封 装 1.2 功能 简介 RN8209 能 够测 量有 功功率 、 无功
8、 功率、 有功 能量 、 无功能 量， 并能 同时 提供 两路独 立的 有功功 率和 有效 值、 电压 有效值 、线 频率 、过 零中 断等， 可以 实现 灵活 的防 窃电方 案。 RN8209 支持全 数字 的增 益、相位 和 offset 校正。 有 功电能 脉冲 从 PF 管脚 输出， 无功电 能脉冲/ 用户 自定 义电 能脉 冲频率 从 QF 引脚输出 。 RN8209C 提供 串行 接口 UART ， 固定波 特率 4800 ， 管脚复位 与 UART 输入 引脚 RX 复用 。 RN8209D 提供 串行 接口 SPI 和 UART ，方便 与外 部 MCU 之间进 行通 信。 R
9、energy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 5 of 46 Rev 1.5 RN8209 内 部的 电源 监控电 路可以 保证 上电 和断 电时 芯片的 可靠 工作 。 1.3 功能 框图 电源监控 1.25V REF 串行接口 REFV DVDD DGND AVDD AGND V1P V1N OSCI OSCO SDO/TX SDI/RX SCLK/B0 R V2N V2P PF QF CONTROL& REGISTERS 时钟控制 X1 X2 X4 V3N 脉冲生成器 通道A有功功率 通道B有功功率 通道A有效值 通道B有
10、效值 + - ADC ADC ADC X1 X2 X8 X16 + - + - PGA PGA V3P EMU fadc fadc fadc femu Ctrl® bus IRQ_N/ ZX RST_N SCSN/B1 IS X1 X2 X4 电压有效值 电压线频率 PGA 用户自定义功率 无功功率图 1-1 系统 框图 1.4 管脚 定义 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 20 19 18 17 16 15 14 13 RN8209D 12 22 21 24 23 RST_N AVDD REFV V1P V1N V2P V2N V3P V3N AGND NC IS IS=
11、1 QF PF IRQ_N/ZX NC OSCO OSCI DVDD DGND SCSN SCLK SDI SDO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 20 19 18 17 16 15 14 13 RN8209D 12 22 21 24 23 RST_N AVDD REFV V1P V1N V2P V2N V3P V3N AGND NC IS RX/RST_N TX IS=0 QF PF IRQ_N/ZX NC OSCO OSCI DVDD DGND B1 B0图 1-2 RN8209D-SSOP24 管脚排 列图 表 1-1 RN8209D-SSOP24 管脚 功能 说明 Re
12、nergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 6 of 46 Rev 1.5 引脚 标识 特性 功能描 述 1 AV DD 电源 模拟电 源引 脚。 用于 给芯 片模拟 部分 供电 。 该 引脚 应外 接 10F 电容 并联 0.1F 电容去 耦。 正常应用 范围 ：3V-5.5V ， 选 定典型 供电 电压 （如 5V 或 3.3V ）后 ，应 保证电 源波 动在 10% 范 围内。 2 RST_N 输入 复位引脚，低电平有效。 当为低电平时，芯片处于 复位状态。该引 脚建议 外接 10K 上拉电 阻 ，并外 接 0.1uF 的
13、去耦电 容。 3 NC NC 不连接 。 4，5 V1P, V1N 输入 电流通 道 A 的正 、 负模拟 输入引 脚。 采用完 全差 分输入方 式， 正常 工作最 大输 入 Vpp 为1000mV，最 大承 受电 压为 6V 。 6，7 V2P, V2N 输入 电流通 道 B 的 正、 负模 拟 输入引 脚。 采用 完全 差分 输入方 式， 正常 工作最 大输 入 Vpp 为1000mV，最 大承 受电 压为 6V 。 8，9 V3P,V3N 输入 电压通道的正、负模拟输 入引脚。采用完全差分输 入方式，正常工 作最大 输入 Vpp 为1000mV ，最大 承受 电压 为6V 。 10 RE
14、FV 输入/ 输出 1.25V 基准电压的输入、输出引脚。外部 基准源可以直接连接到 该 引脚上 。无 论使 用内 部还 是外部 基准 源， 该引 脚应 使用最 少 1F 电 容并 联 0.1F 电容进行 去 耦。 11 AGND 电源 模拟地 。 12 IS 输入 串行通 信类 型选 择引 脚， 确定芯 片的 通信 接口 类型 。 IS=0 ，选 择 UART 作为通 信接口 ； IS=1 ，选 择 SPI 作为 通信 接口。 内部悬 空， 由外 部上 拉或 下拉。 13 SDO/TX 输出 SDO 和 TX 复用 引脚。 当 IS=1 时， 该引脚 为 SPI 串行数据输 出 SDO 。
15、复位后 ，该 引脚 为高 阻输 出。 当 IS=0 时，该 引脚 为 UART 的数据 输出 端 TX 。 14 SDI/RX /RST_N 输入 当 IS=1 时，该 引脚 为 SPI 串行数 据输 入引 脚，3.3V/5V 兼容 引脚 。 当 IS=0 时， 该引 脚为 UART 输入端 RX ，3.3V/5V 兼容引 脚，同时 也具备 管脚 复位 功能 。RN8209D 内部复位电路与 UART 通信电路 完全独立，该管脚复 位功 能完全等同独立的管 脚复 位。 15 SCLK/B0 输入 当 IS=1 时，该 引脚 为 SPI 串行时 钟输 入，3.3V/5V 兼容引 脚。 当 IS=
16、0 时，B0 和 B1 ，选 择为 UART 接口 时作 为波 特率选 择引 脚： B1,B0=00 2400 波特率 B1,B0=01 4800 波特率 B1,B0=10 9600 波特率 B1,B0=11 19200 波特 率 16 SCSN/B1 输入 当 IS=1 时， 该引 脚为 SPI 片选信 号， 低有 效，3.3V/5V 兼容引 脚。 内部悬 空， 由外 部上 拉。 当 IS=0 时，作 为 B1，见 B0 说明。 17 DGND 电源 数字地 。 18 DVDD 电源 数字电 源引 脚。 用于 给芯 片数字 部分 供电 。 该 引脚 应外 接 10F 电容 并联 0.1F 电
17、容去 耦。 正常应用 范围 ：3V-5.5V ， 选 定典型 供电 电压 （如 5V 或 3.3V ）后 ，应 保证电 源波 动在 10% 范 围内。 19 OSCI 输入 外部晶体的输入端，或是外灌系统时钟输入。晶体频率典型值为 3.579545MHz。 外接 电容 典型值 为 15Pf22pF ， 内部已 有约 4M 欧姆Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 7 of 46 Rev 1.5 的跨接 电阻， 外部 不需 要 加跨接 电阻。 要求 外部 晶 体的 ESR 小于 50 欧姆。 20 OSCO 输出 外部晶
18、 体的 输出 端。 21 NC NC 不连接 。 22 IRQ_N /ZX 输出 中断/过零检 测输 出管 脚， 复位后 ，为 中断 管脚 。 Zxcfg=0（EMUCON-bit7 ）时作为 中断 请 求 IRQ_N ； Zxcfg=1（EMUCON -bit7 ）时作 为 ZX ：电 压通 道过 零输出 。 23 PF 输出 有功电能校验脉冲输出， 默认状态低电平输出。其 频率反映瞬时有 功功率 的大 小。 具有 5mA 的输出 和吸 电流 能力 。 24 QF 输出 无功电能校验脉冲或者用 户自定义校验脉冲输出， 默认状态低电平 输出。其频率反映无功功 率或用户自定义功率值的大小 ，用户
19、自定 义功率值包括三种选择： 第二路有功功率、两路有 功功率矢量和、 用户自 定义 功率 寄存 器。具有 5mA 的输 出和 吸电 流 能力。 1 2 3 4 5 6 7 8 12 11 10 9 RN8209C 14 13 16 15 AVDD V1P V1N TX RX/RST_N PF OSCO OSCI DVDD GND REFV V3P V3N V2P V2N QF图 1-3 RN8209C-SOP16L 管脚排 列图 表 1-2 RN8209C 管 脚功 能说明 引脚 标识 特性 功能描 述 1 OSCO 输出 外部晶 体的 输出 端。 2 PF 输出 有功电能校验脉冲输出， 默认
20、状态低电平输出。其 频率反映瞬时有 功功率 的大 小。 具有 5mA 的输出 和吸 电流 能力 。 3 QF 输出 无功电能校验脉冲输出， 默认状态低电平输出。其 频率反映瞬时无 功功率 的大 小。 具有 5mA 的输出 和吸 电流 能力 。 4 AV DD 电源 模拟电 源引 脚。 用于 给芯 片模拟 部分 供电 。 该 引脚 应外 接 10F 电容 并联 0.1F 电容去 耦。 正常应用 范围 ：3V-5.5V ， 选 定典型 供电 电压 （如 5V 或 3.3V ）后 ，应 保证电 源波 动在 10% 范 围内。 5，6 V1P, V1N 输入 电流通 道 A 的正 、 负模拟 输入引
21、脚。 采用完 全差 分输入方 式， 正常 工作最 大输 入 Vpp 为1000mV，最 大承 受电 压为 6V 。 7，8 V2P, V2N 输入 电流通 道 B 的 正、 负模 拟 输入引 脚。 采用 完全 差分 输入方 式， 正常 工作最 大输 入 Vpp 为1000mV，最 大承 受电 压为 6V 。 9， 10 V3P,V3N 输入 电压通道的正、负模拟输 入引脚。采用完全差分输 入方式，正常工 作最大 输入 Vpp 为1000mV ，最大 承受 电压 为6V 。 11 REFV 输入/ 1.25V 基准电压的输入、输出引脚。外部 基准源可以直接连接到 该Renergy 单相多功能防窃
22、电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 8 of 46 Rev 1.5 输出 引脚上 。无 论使 用内 部还 是外部 基准 源， 该引 脚应 使用最 少 1F 电 容并 联 0.1F 电容进行 去 耦。 12 TX 输出 该引脚 为 UART 的数 据输 出端 TX 。 13 RX/RST_N 输入 该引脚 为 UART 输入端 RX ，同时 也是 复位 引脚 ，当输入 信号 低电 平超 过 20ms 时 RN8209C 认为是 复位 有效 。 RN8209C 内部复位电路与 UART 通信电路完全独 立，该管脚复位 功能完全等同独立的 管脚 复位。
23、 14 GND 地 芯片地， 注意该引脚不 应 与 DVDD 去耦电容 等数 字 噪声大 的接地点 直接连接，而是应尽 量距 离远一些。 15 DVDD 电源 数字电 源引 脚。 用于 给芯 片数字 部分 供电 。 该 引脚 应外 接 10F 电容 并联 0.1F 电容去 耦。 正常应用 范围 ：3V-5.5V ， 选 定典型 供电 电压 （如 5V 或 3.3V ）后 ，应 保证电 源波 动在 10% 范 围内。 16 OSCI 输入 外部晶体的输入端，或是外灌系统时钟输入。晶体频率典型值为 3.579545MHz 。 外接电 容典 型值 为 15pF 或 22pF ， 内部 已有 约 4M
24、 欧 姆的跨 接电 阻， 外部 不需 要加跨 接电 阻。 要求 外部 晶体 的 ESR 小于 50 欧姆。 1.5 典型应用 RN8209 单相防窃电 计量芯片 单片机 LCD显示模块 EEPROM 通讯模块 L N 负载 220V + - 100欧 1K 1K 1K 12M 33nF 33nF 33nF 100欧 330nF 330nF 33nF 1K 110 UF 0.1UF 0.1UF 10UF 10欧 10UF 0.1UF 3.579545MHz QF PF SPI/UART IRQ_N REF AGND DGND /RST AVDD DVDD CLKIN CLKOUT V1P V1N
25、 V2P V2N V3P V3N +5v 1522pF +5v 10K 0.1UF 1522pF CPU 备注：1.电压采样的分压电阻选择为12M欧姆，一般采用 个贴片电阻 2.通道1(锰铜采样回路)，抗混叠的电阻电容可以用1K/33nF或者 欧/nF图 1-4 单相 防窃 电表 典型 应用 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 9 of 46 Rev 1.5 2 系统功能 2.1 电源 监测 RN8209 片内包 含一 个电源 监测电 路， 连续对 模拟 电源 （AVDD） 进行监 控。 当电源电 压 低于 2.6V
26、0.1V 时芯片 被复位， 当电 源电 压高 于 2.75V0.1V 时芯 片正 常工 作。 0V 5V 2.75V 2.6V 内部复位 复位 复位 复位 AVDD Time Time 运行 运行图 2-1 电源 检测 特性 正常应 用范 围：3V-5.5V ， 选定典 型供 电电 压 （如 5V 或 3.3V） 后，应保证 电源波动 在 10%范围内 。 2.2 系统 复位 RN8209 支 持三 种全 局复位 方式： 上下电 外部引 脚复 位或 RX 引脚 复位 命令复 位 任一全 局复 位发 生时 ，寄 存器恢 复到 复位 初值 ，外 部引脚 电平 恢复 到初 始状 态。 命令复 位命
27、令之 后 15us ， 芯片完 成复 位。 RN8209D 的外 部复 位引 脚高电平 变低 电平 并保 持 50us 以上 ， 再由低 电平 变高 电平 300us 以上后 完成 复位 动作 。 RN8209C/D 的 RX 引脚同 时也是复位引脚，当 输入 信号低电平超 过 20ms 时计量芯片认 为是复位有效。此功能可在隔离应用情况下节省光耦数量。RN8209C/D 内部复位电路与 UART 通信电路完全独立 ，该管脚复位功能完 全等 同独立的管脚复位。 建议的 RX 引脚复位操作 方式是： 先将 RX 引脚置低 25ms ， 然后再将 RX 引脚置 高 20ms ，Renergy 单相
28、多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 10 of 46 Rev 1.5 最后再开始正常的 UART 通信。 相关寄存器： 系统状 态寄 存器 中的 RST 是复位 标志 ：当 外部 RST_N 引脚 或者上 电 复位结 束时，该 位 置 1， 读后 清零 。可 用于 复位后 校表 数据 请求 。 建议 CPU 在初始化 计量芯片 前使用管脚复 位或者命令 复位对计量芯 片进行一次 复位操 作。 2.3 模数 转换 RN8209 包括三 路 ADC ， 一路用 于相 线电 流采 样， 一路用 于零 线电 流采 样， 一路用 于电 压采样 。
29、配 置系 统控 制寄 存器中 的 ADC2ON 寄存 器 位打开/ 关闭 电流 通道 B 。 ADC 采用 全差 分方 式输 入 ，电流 、电 压 通道最 大信 号输入 幅度 为 峰值 1000mv 。 通过配 置系统控 制 寄存器(SYSCON 0x00H) 中 的 bit5bit0 位， 可以 分别 对三路 ADC 配置 放大倍 数， 电流 通道 A 的 ADC 放 大倍数 4 档可 选：1 、2、8、16 ；电流 通道 B 和电 压通 道 ADC 放大 倍数 3 档可选 ：1、2、4。 电流 通道 A 的增益放 大倍 数默 认为 16 倍。 2.4 有功 功率 + 功率计算 PowerP
30、A DATAPA Pm1A Pm2A GPQA APOSA DataIA PStart15:0 Compare NoPLd DataU + 功率计算 PowerPB Pm1B Pm2B GPQB APOSB DataIB MUX PowerPA CHNSEL PowerPB PowerPB PowerPA DATAPB MUX CHNSEL DATAPA DATAPB DATAP |PowerP| 用于有功 能量计量 高通滤波 高通滤波 增益校正 相位校正 相位 校正 电流A 采样值 电压 采样值 电流B 采样值 高通 滤波 PhsA PhsB IBGain DCIA + DCU + + DC
31、IB图 2-2 有功 功率 框图 RN8209 提供 两路 有功 功 率的计 算和 校正 ，分 别为 电流 A 和电 压有 功功 率计 算和校 正、 电流 B 和电压 有功 功率 计算和校 正。 寄存器 也包 含 A/B 两套 相位校正 、有 功 Offset 校正 、有功 增益 校正 和平 均功 率寄存 器。Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 11 of 46 Rev 1.5 电流通 道 B 还包含 增益 校正寄存 器 IBGain ， 该寄存 器会影 响通 道 B 有功功 率、 通道 B 电流 有 效值。 当前用
32、于判断潜动和启动 的平均有功功率（PowerP ）通道，以及当前用于计 算有功电能 的瞬时 有功 功率 通道(DATAP)，来自 哪个 通道 可以 由特殊命 令 决定， 见特 殊命 令章节 。 用户可 以通 过特 殊命 令对 通道选 择进 行配 置， 配置 的结果 可以 通 过 CHNSEL 寄存器 位进 行查询 。 图中的 数字 高通 滤波 器主 要是用 于去 除电 流、 电压 采样数 据中 的直 流分 量。 图中 的 DCIA 、 DCIB 、 DCU 用于对 ADC 通 道的 直流 偏置进 行校 正， RN8209 用于直流 测 量应用 时， 需要 对直 流偏 置进行 校正 ，同 时需
33、要将 高通滤 波器 关闭 。 2.5 无功 功率 图 2-3 无功 功率 框图 RN8209 包含一 路无 功功 率计量电 路。 其中 用于 计量 的 DataUT 是 DataU 移相 90 度的结 果；DataI 来自 DataIA 或者 DataIB ， 选择 哪路 电流 可以通 过特 殊命 令进 行配 置，通 过寄 存器 位 CHNSEL 查询配置 结果 。 DataUT + 功率计算 PowerQ Qc Qm1 Qm2 GPQA/GPQB RPOSA/RPOSB |PowerQ| DataI QStart15:0 Compare NoQLd DataQ + QPhsCal DataP
34、 移相90度 DataU 选择 DataIA DataIB Qc DataQ 用于无功能量计量 CHNSEL Qm3 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 12 of 46 Rev 1.5 2.6 有效 值 DataU 开平方 URMS DataIB 开平方 IBRMS + IBRMSOS DataIA 开平方 IARMS + IARMSOS图 2-3 有效 值计 算框 图 RN8209 提 供三 个通 道的真 有效值 参数 输出 ， 包括 URMS 、 IARMS 、 IBRMS。字长 为 24bit ， 每 3.4
35、95HZ 或 13.982Hz 更新一次。此外 还包括两个 有效值 Offset 寄存器：IARMSOS 和 IBRMSOS 。 通道 2 增益 校正 （IBGain）会影 响到 IBRMS 的输 出 ，其他 的相 位校 正、 功率 增益校 正、 功率 offset 校正等 不会 影响有效 值的 计算 结果 。 2.7 能量 计算 MUX CHNSEL DATAPA DATAPB PF DataP EnergyP EnergyD QF HFConst 脉冲生成器 PRun DRun DStart PStart DataD 脉冲生成器 EnergyD2 EnergyP2 CFSU PMOD DM
36、OD MUX DATAPB PA+PB D2FP D2FM DATAQ图 2-4 能量 计算 能量脉冲输出： 脉冲输 出， 也即 校表 脉冲 输出， 可以 直接 接到 标准 电能表 进行 误差 比对 。 PF/QF 输出满足下 面时 序 关系： Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 13 of 46 Rev 1.5 t1 t2 t1 90ms t2 -图 2-5 输出 脉冲 宽度 注意：当脉 冲输 出周 期小 于 180ms 时， 脉冲 以等 duty 形式输出。 PFcnt/DFcnt 、HFConst 、脉冲输出、
37、能量寄存 器的 关系： 当 2*|PFcnt| (0x20H)=HFConst (0x03H) 时，PF 有一个 脉冲输 出。 同时 能量 寄存 器 EnergyP (0x29H) 和 EnergyP2 (0x2AH) 加 1。 当 2*|DFcnt| (0x21H)=HFConst (0x03H)时， QF 有一个 脉冲输 出。 同时能 量寄 存器 EnergyD (0x2BH) 和 EnergyD2 (0x2CH) 加 1。 脉冲输出、能量寄存 器和 PRun/DRun 以及 PStart/DStart 的关系： 有功/自定义 能量 寄存 器和 PF/QF 输出还受到 PRun/DRun
38、以及 PStart/DStart 的控制。 当 PRun=0 或者|P| 小于 PStart 时，PF 不输出 脉冲 ，PFcnt 和有功 能量 寄存器 不增加 。 当 DRun=0 或者|DataD| 小于 DStart 时， QF 不输出脉 冲， DFcnt 和 自定义能量寄存器不 增加。 自定义脉冲输出： DataD 的来源默认是 DATAQ （无功功率） ， 也可以 选择为 DATAPA （第二路 有功功率） 、 DATAPA+DATAPB （两路 功率矢量和） 、D2FP （用 户写入） ，通过 D2FM 寄存器来选择 具体使用哪个功率。 脉冲输出加速： 为加快小信号校正速度， 提供
39、脉冲输出加速功能。 在小信号校正时可以配置 EMUCON (0x01H) 寄存器的 CFSUEN 和 CFSU1:0位，使 PF/QF 的输出频率提高，最快可以提高 16 倍。 反向指示： 当有功 或自定义 功率 为负 时， EMUStatus 寄存器 的 REVP 位或 REVQ 位会 变为 1， REVP 位与 PF 脉冲同 步更 新，REVQ 位与 QF 脉冲同 步更 新。 2.8 通道 切换 RN8209 专门提供 一路 ADC 用 于零 线电 流有 效值 和 有功功 率测 量， 并提 供相 线电流 和零 线电流 通道 的切 换功 能， 供用户 选择 用某 一路 电流 计量有 功电 能
40、。 电流通道切换是通过特殊命令字来实现的，见特殊命令寄存器章节。通过寄存器位 CHNSEL 可以查 询配 置结 果。 2.9 频率 测量 RN8209 可 以直 接输 出线频 率参数(UFreq 0x25H 2 字节) ，测量基 波频 率， 最小 测量频 率 为 6.8Hz ，测量带 宽 250Hz 。 RN8209 同 时提 供另外 一个线 频率 参数 寄存 器(UFreq2 0x35 3 字节) ， 测量 基波频 率， 最 小测量 频率 为 1Hz ，测量带宽 250Hz 。 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page
41、14 of 46 Rev 1.5 2.10 过零 检测 RN8209D 通过 配置 ZXCFG （EMUCON.7 ）选 择引 脚 IRQ_N/ZX 开启/关闭过 零输出 。 RN8209D 通过 配置 ZXD1 （EMUCON.9 ） 、ZXD0 （EMUCON.8 ） 寄存 器位 选择 四种过 零 输出方式 。 2.11 中断 RN8209D 中断 资源 包括 1 个中断 允许 寄存 器 IE 、2 个中断 状态 寄存 器 IF 和 RIF 、 一个复 用的中 断请 求管 脚 IRQ_N/ZX 。其 中 RIF 同 IF ，读 RIF 可清 IF ，读 IF 也可清 RIF 。 1 中断请
42、求信号 IRQ_N IRQ_N/ZX 引脚为 IRQ_N 和过零 检测 输出 ZX 复用 ， 通过配 置 EMUCON 寄存 器（ 0x01H ） 的 ZXCFG 位确定 该引 脚 的用途 。 当中断 允许 寄存 器相 应的 中断允 许位 使能 且中 断事 件发生 时，IRQ_N 引脚为 低电平 。当 CPU 通过 SPI 接口读 RIF 或 IF， 在发完 命令 字节 最后 一个比 特 （LSB）的 SCLK 下降沿 ， IRQ_N 引脚恢 复为 高电 平。 2 中断处理过程 硬件： RN8209D 的 IRQ_N 通常 和 MCU 的外部 中断 管脚/INT 相连， 当 IRQ_N 由高变
43、低时 MCU 产生/INT 中断。 MCU 作为 SPI 或 UART 主机，RN8209D 作为 SPI 或 UART 从机 。 中断处理程序： 步骤一 ：MCU 中断初 始化 1. MCU 读 RN8209D RIF ，清 IF 和 RIF 中断标志； 2. 配置 RN8209D IE 寄存器，使 能需 要的 中断 允许 位以产 生 IRQ_N ； 3 .MCU 使能/INT 外部 中 断， 等待 RN8209D 中断事 件发生 ， IRQ_N 输出触 发/INT 中断， 跳入/INT 的中断 入口 地址 。 步骤二 ：MCU 中断服 务程序 1. 关闭 MCU 全局 中断 和/INT 中
44、断 ； 2. MCU 通过 SPI 读 RIF 寄 存器， 清 IF 和 RIF 寄存器，将 IRQ_N 恢复到 高电 平。 3. MCU 通过 判断 RIF 的中断标志 来判 断 RN8209D 的 中断源 ，转 而执 行相 应的 中断处 理 程序。 4. 执行完 中断 处理 程序 ，MCU 打开全 局中 断和/INT 中断， 并恢 复现 场后 中断返回 。 中断返 回后 ，若 检测 到/INT 中断 标志 ，程 序又 进入 到外部 中断 ISR 中， 重复 2。若 未检 测到/INT 中断标 志， 说明 中断处 理过 程中 未发 生中 断事件 ，程 序继 续运 行。 Renergy 单相多
45、功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 15 of 46 Rev 1.5 跳到 ISR 关中断 保存现场 读RIF寄存器 判断中断源 执行相应中断 处理程序 开中断恢复现场 返回目标地址 IE允许的中断事件发生 IRQ_N MCU ISR程序 跳到 ISR IE允许的中断事件发生 图 2-6 RN8209D 中断 处理 过程 2.12 寄存 器 2.12.1 寄存器列表 表 2-3 RN8209 寄存器 列表 地址 名称 R/W 字长 复位值 功能描 述 校表参 数和 计量 控制 寄存 器 00H SYSCON R/W 2 0003h 系统控
46、 制寄 存器 ，写 保护 01H EMUCON R/W 2 0003h 计量控 制寄 存器 ，写 保护 02H HFConst R/W 2 1000h 脉冲频 率寄 存器 ，写 保护 03H PStart R/W 2 0060h 有功起 动功 率设 置， 写保 护 04H DStart R/W 2 0120h 自定义 电能 起动 功率 设置 ，写保 护 05H GPQA R/W 2 0000h 通道A功率增 益校 正寄 存器，写 保护 06H GPQB R/W 2 0000h 通道B功率增 益校 正寄 存器 ，写保 护 07H PhsA R/W 1 00h 通道A相位校 正寄 存器 ，写保护
47、08H PhsB R/W 1 00h 通道B相位校 正寄 存器 ，写 保护 09H QPhsCal R/W 2 0000h 无功相 位补 偿， 写保 护 0AH APOSA R/W 2 0000h 通道A有功功 率Offset 校正 寄存器 ， 写保 护 0BH APOSB R/W 2 0000h 通道B有功功 率Offset校正寄存器 ， 写保 护 0CH RPOSA R/W 2 0000h 通道A无功功 率Offset 校正 寄存器 ， 写保 护 0DH RPOSB R/W 2 0000h 通道B无功功 率Offset校正寄存器 ， 写保 护 0EH IARMSOS R/W 2 0000h
48、 电流通 道A有效值Offset 补 偿，写 保护 0FH IBRMSOS R/W 2 0000h 电流通 道B有效值Offset 补 偿，写 保护 10H IBGain R/W 2 0000h 电流通 道B增益设 置， 写保 护 11H D2FPL R/W 2 0000h 自定义功率寄存器D2FP 的低16bit ，写保 护 12H D2FPH R/W 2 0000h 自定义功率寄存器D2FP 的高16bit ，用户 需要先 写D2FPH，再写 D2FPL，然 后 D2FP 才进行 电能 积分 ，写 保护 。 13H DCIAH R/W 2 0000h IA 通道直流offset 校正寄存器的高16bit ， 写保护 14H DCIBH R/W 2 0000h IB 通道直流offset 校正寄存器的高16bit ， 写保护 15H DCUH R/W 2 0000h U通道直 流offset校正寄 存器的高16bit，写Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片 RN8209C/RN8209D 深圳市锐能微科技有限公司 page 16 of 46 Rev 1.5 保护 16H DCL R/W 2 0000h 三个直 流offset校正寄 存器 的低4bit ： DCL11:0=DCU3:0,DCIBL3:0,DCIA L3:0 ，写保 护 17H E
