基于FRAM的电能表高精度扣费组件的制作方法

本技术涉及基于fram的电能表高精度扣费方法及组件，属于电能表扣费方法，具体涉及是一种电能表扣费方法，能够解决国南网电能表对内部esam卡钱包文件不能成功扣费，重复扣费的问题。

背景技术：

1、现今国内电能表在本地扣费流程方案主要分两步：

2、1.电能量累加后，单片机内部ram进行运算扣款，并暂存ram；

3、2.15分钟定时、上下电、插卡时将ram中的扣款数据同步至esam卡内和eeprom内。

4、在以上执行步骤中，需要依赖的硬件设备有ram，eeprom，esam卡，电解电容。

5、这些设备本身有各自的优缺点：

6、ram的缺点是掉电后数据易失。

7、eeprom和esam卡的缺点是速率慢，读写次数有限制，不能无限制的高速读写；

8、电解电容有衰减特性和器件一致性，最糟糕的状态下只剩下60％的容值。

9、基于以上的方案和器件特性，此类扣费方案在上下电，或电能表异常复位时造成扣费异常，数据同步丢失(15分钟内)。

10、例1：电能表运行过程中，因外部因数导致的电能表异常复位，此时ram中的电量和扣费数据就有可能丢失，而从上一次eeprom保存的数据中恢复，那这中间时间产生的数据就会不可逆的丢失了。

11、例2：电能表掉电瞬间，ram中的数据保存至eeprom和esam卡中，而此时的电解电容有可能衰减严重，从而无法支持数据保存时的电源，最终导致数据保存和扣费失败。从冻结数据来看，甚至出现电能量扣费倒走现象。

12、一旦发生这类现象，就会引起经济纠纷，给用户和电力公司造成不小的经济损失，同时也增加了线损。

13、因此，设计一种电能表扣费方法，以解决电能表扣费问题，很有社会价值和应用前景。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题总的来说是提供一种基于fram的电能表高精度扣费方法。本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种电能表扣费方法，采用可靠的器件设备、数据校验方式和上电加载电量的纠错防护机制，对电量数据进行多种类和多备份处理。

2、为了实现上述目的，本实用新型涉及的电能表扣费方案需要增加一种存储装置“铁电存储器(fram)”，该存储器提供一种与ram一致的无限的读写次数性能,但又有与rom一样的非易失性。

3、为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：

4、一种基于fram的电能表高精度扣费方法，包括以下步骤；

5、s1，执行程序，判断是否上电，若不是则进行休眠，否则，上电；

6、s2，执行电能计量任务；

7、s3，执行钱包文件esam卡扣费任务；

8、s4，执行数据保存任务。

9、作为上述技术方案的进一步改进：

10、在s3中，当电能表在上电之初，fram定时进行数据备份。

11、在s3中，还包括s3.1，定时钱包文件esam卡刷新流程，首先，进行电能量累加；然后，到累计到设定阈值条件后，单片机内部ram进行运算扣款，扣款数据暂存ram中；其次，扣款数据同步到fram中并备份；再次，执行判断，是否超过设定时间段、是否上下电和/或是否插卡，当条件为是，则将ram中的扣款数据同步至esam内和eeprom内，当条件为否，则再进行电能量累加。

12、在s3中，还包括s3.2，钱包文件存储备份处理流程，首先，单片机内部ram进行运算扣款，扣款数据暂存ram中；然后，扣款数据同步到fram中进行若干组备份，每份备份中包含有钱包文件数据和md5效验数据，且在各个备份区存有存储指针，用于定位到该备份当前的存储的位置；其次，fram存储指针+1，进行轮询存储，存储频率随扣费速率，扣费速率即工作负载，1个脉冲扣费一次；再次，执行判断fram存储指针是否大于或等于备份数据数，如果是，则fram存储指针从存储指针＝1时对应的备份数据重复遍历，否则，从fram存储指针从存储指针+1时对应的备份数据重复遍历。

13、在s3中，还包括s3.3，钱包文件扣费流程，首先根据fram的存储指针对当前钱包文件进行定位并读取；然后，读取后进行md5数据效验，若正确，则按该钱包文件数据继续运行，对钱包文件esam卡进行扣费操作；若错误，则获取fram中所有钱包文件数据，逐个效验，找出剩余金额最小，效验正确的一备份，并对该备份进行扣费操作。

14、借助于基于fram的电能表高精度扣费电路组件。

15、一种基于fram的电能表高精度扣费电路组件，包括

16、fram电路，包括芯片us20作为mcu，芯片us20脚1-4、7接地，脚8一路接系统电源mvdd另一通过隔离电容cs20接地，脚6连接至时钟信号fram_scl mcu，脚5通过电阻rs22接数据信号fram_sda；

17、系统电源mvdd分别通过电阻rs20及电阻rs23分别接电阻rs22输出端及脚6；

18、fram电路，用于读取备份数据；

19、esam卡，保持并具有钱包文件存储；

20、fram电路电连接有掉电检测电路；

21、其中，基于fram的电能表高精度扣费电路组件，esam卡，在扣费、充值、插卡及设定分钟段内定时进行数据同步更新，fram中的钱包文件包括若干个备份，每份备份中包含有钱包文件数据和md5效验数据，在各个备份区存有存储指针，用于定位到该备份当前的存储的位置；该若干个备份区进行轮询存储，存储频率随扣费速率而定，扣费速率即工作负载，1个脉冲扣费一次；

22、fram的一条数据存储时间《两个脉冲之间的间隔时间，即两个脉冲之间的间隔时间是fram的一条数据存储时间若干倍。

23、作为上述技术方案的进一步改进：

24、在掉电检测电路中，包括电阻rt30-32；二极管dt30、电容ct30；系统电源mvdd通过串接电阻rt30、31输出三路，一路经过电阻rt32接地，一路经过二极管dt30接dvdd，一路通过pudtest_1_adc连接至mcu的比较器输入引脚；

25、当系统电源mvdd没有电压的时候，该引脚会触发mcu的比较器信号翻转，从而检测到掉电标志。

26、电能表的电源系统，包括电阻rp11、rp2、rp21、二极管dp1、dp3 -8，电容ep1-3、cp3，互感器trp1；

27、在外部输入un、ul之间接电阻rp11，外部输入un经过电阻rp2后分两路，一路经过rp21接外部输入ul，一路接互感器trp1脚1，脚4通过二极管dp1接hvddm，脚5通过电容ep1接hvddm且接外部输入ul；

28、对于互感器trp1的次级线圈，与脚9在同一次级线圈的脚10接mgnd，脚9通过二极管dp4后，一路通过电容ep3接mgnd，一路分别接tp3及chvdd；脚6与脚7在同一次级线圈，其中，二极管dp5-8组成的整流电桥与滤波电容cp1并联的次级整流滤波模块在脚6、7两端，次级整流滤波模块的一输出的接tp2端及接地，另一路通过二极管dp3后分别接mhvdd端及通过电容ep2接地；

29、当外部un、ul失去电压时，后端的hvdd掉电，mcu检测到掉电信号，开始进行数据保存，电解电容ep2提供电能；

30、esam卡电连接有ram及eeprom，电能表具有电解电容。

31、本实用新型设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。