近日，二十屆三中全會明確提出儀器儀表要實現(xiàn)自主可控的目標(biāo)，為我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向。在這一背景下，國內(nèi)水表、氣表、熱表（以下簡稱“水熱氣表”）行業(yè)的國產(chǎn)化問題備受關(guān)注。目前，我國水熱氣表的國產(chǎn)化率普遍較低，特別是核心元器件依賴國外進(jìn)口和技術(shù)路線，自主性和可控性都亟待提高。為了突破這一現(xiàn)狀，龍芯中科積極響應(yīng)國家政策，成功推出水熱氣表專用的超聲波測計量芯片，為實現(xiàn)儀器儀表的自主可控與國產(chǎn)替換邁出了重要一步。

一、國內(nèi)水熱氣表行業(yè)現(xiàn)狀

長期以來，國內(nèi)水熱氣表市場的大部分份額被國外產(chǎn)品占據(jù)，國產(chǎn)化程度嚴(yán)重不足。造成這種局面的主要原因之一就是核心元器件的國產(chǎn)化率極低。水熱氣表中的核心元器件，如測計量芯片等，對水表、氣表和熱表的性能、精度和穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。然而，這些關(guān)鍵元器件高度依賴國外進(jìn)口和國外技術(shù)路線，不僅增加了產(chǎn)品成本，還存在供應(yīng)鏈安全風(fēng)險，容易受到國際形勢、貿(mào)易政策等因素的影響。此外，由于缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)，國內(nèi)表企在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級方面也受到一定限制，難以滿足市場日益多樣化的需求。

二、龍芯推出水熱氣表專用測計量芯片

另一方面，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，水熱氣表作為能源計量的重要工具，其市場需求不斷增長。然而，核心元器件依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀嚴(yán)重制約了我國水熱氣表行業(yè)的發(fā)展，也給國家能源管理和公共服務(wù)帶來了潛在風(fēng)險。在這樣的背景下，實現(xiàn)水熱氣表核心元器件的自主可控和國產(chǎn)化替代，成為保障國家能源安全、提升行業(yè)競爭力的必然選擇。

龍芯中科作為國產(chǎn)芯片研發(fā)領(lǐng)軍企業(yè)，二十多年來一直致力于推動國產(chǎn)芯片的發(fā)展和應(yīng)用。為了解決水熱氣表核心芯片依賴國外技術(shù)產(chǎn)品的問題，龍芯中科經(jīng)過深入研發(fā)，推出了首款全自主水熱氣表專用流體測量芯片——龍芯1D。該芯片的推出，是龍芯中科在儀器儀表領(lǐng)域的重要布局，旨在打破國外技術(shù)壟斷，為國內(nèi)表企提供具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心芯片解決方案。

三、龍芯超聲波流量測計量芯片介紹

1、龍芯1D概述
作為龍芯1號小芯片家族中的一員，龍芯1D是龍芯自主設(shè)計研發(fā)的超聲波流量測計量專用SOC芯片，主要應(yīng)用于超聲波水表、熱量表、燃?xì)獗眍I(lǐng)域。龍芯1D集TDC與MCU為一體，將超聲波流量測計量行業(yè)內(nèi)雙芯片方案簡化為單芯片方案，降低了成本、提高了性能。龍芯1D芯片具有高精度、高安全性、高性價比、高集成度、低功耗等特點。
2、龍芯1D技術(shù)參數(shù)
龍芯1D芯片集成 MCU、FLASH、TDC、超聲波脈沖發(fā)生器、溫度測量單元、SPI、UART、I2C、RTC、ADC、段式 LCD 控制器、空管檢測、斷線檢測等功能模塊。配合完善的編程、仿真、調(diào)試環(huán)境，大大簡化超聲波流量測量系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。主要內(nèi)部資源及技術(shù)參數(shù)，如圖1所示。

圖1 龍芯1D技術(shù)參數(shù)

3、龍芯1D內(nèi)部結(jié)構(gòu)
龍芯1D按內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為測量模塊、處理器子系統(tǒng)、電源管理模塊和顯示模塊 4 大部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 龍芯1D結(jié)構(gòu)圖

處理器子系統(tǒng)是整個芯片的控制核心，它包含了處理器內(nèi)核以及 FLASH、SPI、ADC、串口控制器以及 I2C 等外設(shè)模塊，其電源可以單獨關(guān)閉以節(jié)約系統(tǒng)功耗。測量模塊（SNRTHS）包含脈沖發(fā)生器、模擬比較器和TDC等，該模塊具有獨立的電源控制模塊用于非測量期間關(guān)閉電源來降低功耗。顯示模塊最大支持 96 段的 LCD 顯示和獨立的電源控制模塊，芯片其他模塊的電源可以由軟件實現(xiàn)靈活的關(guān)斷和開啟以實現(xiàn)性能和功能的最優(yōu)配置。
4、龍芯1D技術(shù)特點
1）安全可靠
完全自主設(shè)計：采用 LoongArch指令集，從整個架構(gòu)的頂層規(guī)劃，到各部分的功能定義，再到細(xì)節(jié)上每條指令的編碼、名稱、含義，在架構(gòu)上進(jìn)行自主重新設(shè)計，具有充分的自主性。
2）單芯片方案
龍芯1D集TDC與MCU為一體，一顆芯片加上簡單的外圍電路即可以實現(xiàn)時差計算和流量計量。
3）自動化測試
高度可配置的自動模式，不需要單片機(jī)進(jìn)行控制。
4）首波檢測
可配置的首波檢測，方便定義相對的首波位置，去除環(huán)境中的大部分噪聲。
5）狀態(tài)檢測
多狀態(tài)檢測，啟動自動進(jìn)行換能器在線檢測，并支持實時空管事件報警提示。
5、龍芯1D競爭力
1）自主可控
芯片為自研生產(chǎn)，實現(xiàn)技術(shù)自主，自己控制，便于查找問題分析問題，安全性高；技術(shù)自控，可根據(jù)實際需求進(jìn)行定制升級。
2）降低成本
芯片集TDC與MCU為一體，集成度高，在保證測量性能的基礎(chǔ)上，節(jié)省MCU模塊，具有成本的顯著優(yōu)勢。
3）服務(wù)完善
提供完善的技術(shù)支持，提供硬件和軟件服務(wù)。
4）品牌優(yōu)勢
國產(chǎn)CPU第一股，始終秉持為人民做龍芯的理念，深耕CPU研發(fā)二十余年，深受廣大人民支持和喜愛。
5）供應(yīng)穩(wěn)定
設(shè)計生產(chǎn)封裝全部在國內(nèi)完成，沒有任何卡脖子環(huán)節(jié)，同一線晶圓代工廠合作緊密，產(chǎn)品供應(yīng)鏈非常穩(wěn)定。
6）迭代更新
芯片迭代更新可以帶來性能提升、能效優(yōu)化、成本降低、集成度提高、軟件兼容性增強(qiáng)、市場適應(yīng)性提高等多方面的優(yōu)勢。

四、龍芯水熱氣表專用測計量芯片的作用和意義

1.提升水熱氣表的國產(chǎn)化率：龍芯 1D芯片的推出為國內(nèi)水熱氣表企業(yè)提供了關(guān)鍵的核心元器件，有助于提高水熱氣表的整體國產(chǎn)化水平，降低對國外芯片的依賴，增強(qiáng)我國在該領(lǐng)域的自主供應(yīng)能力。
2.保障能源計量安全：自主可控的測計量芯片能夠確保水熱氣表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、安全性和穩(wěn)定性，防止數(shù)據(jù)被篡改或泄露，為國家能源管理和計費提供可靠依據(jù)，保障能源計量安全。
3.促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級：擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片將激發(fā)國內(nèi)表企的技術(shù)創(chuàng)新活力，推動水熱氣表行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品升級。企業(yè)可以根據(jù)市場需求和行業(yè)發(fā)展趨勢，開發(fā)出更多功能豐富、性能優(yōu)越的水熱氣表產(chǎn)品。
4.降低產(chǎn)品成本：國產(chǎn)化芯片的應(yīng)用可以減少進(jìn)口芯片的采購成本，降低水熱氣表的整體生產(chǎn)成本，提高國內(nèi)產(chǎn)品在市場上的價格競爭力，為用戶帶來實惠。
5.構(gòu)建自主產(chǎn)業(yè)生態(tài)：龍芯水熱氣表專用測計量芯片的推出，有助于吸引更多國內(nèi)企業(yè)參與到水熱氣表產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，形成從芯片設(shè)計、制造到表具生產(chǎn)、系統(tǒng)集成的完整自主產(chǎn)業(yè)生態(tài)，提升我國在儀器儀表領(lǐng)域的整體競爭力。

五、合作呼吁與展望

龍芯中科希望廣大表企能夠積極與龍芯合作，采用龍芯芯片進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)。為了支持合作伙伴，龍芯將提供以下支持與服務(wù)：

基于超龍開發(fā)板的研發(fā)支持：超龍開發(fā)板是基于龍芯 1D 搭建的用于快速測試、評估超聲波流量轉(zhuǎn)換器的硬件開發(fā)平臺。它提供了超聲波水表和熱量表所需的全部硬件接口，配套資料豐富，包括應(yīng)用開發(fā)系列視頻教程，方便用戶快速學(xué)習(xí)和方案評估，目前已有多個應(yīng)用案例和成套解決方案。

流量表計產(chǎn)品化支持：包括批量離線燒錄器，可支持龍芯 1D 流量表計電路板程序的批量燒錄，提高批量生產(chǎn)效率；流量表計批量生產(chǎn)調(diào)試系統(tǒng)，能夠輔助進(jìn)行流量表計批量自動化生產(chǎn)，大幅提高生產(chǎn)效率；便攜式流量計量演示系統(tǒng)，可模擬超聲波水表工作運行場景，直觀展示各項功能，還可裝配其他廠家的表計進(jìn)行功能性能比較。

在國家政策的引導(dǎo)和市場需求的推動下，龍芯中科有信心與廣大表企攜手共進(jìn)，共同推動水熱氣表行業(yè)的自主可控和國產(chǎn)化進(jìn)程。通過采用龍芯水熱氣表專用測計量芯片，國內(nèi)表企將能夠提升產(chǎn)品競爭力，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、安全、可靠的水熱氣表產(chǎn)品。同時，這也將為我國儀器儀表行業(yè)的發(fā)展注入新的動力，助力實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級和技術(shù)創(chuàng)新，為國家的能源管理和公共服務(wù)做出更大貢獻(xiàn)。

相信在不遠(yuǎn)的將來，隨著龍芯芯片在水熱氣表領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，我國水熱氣表行業(yè)將迎來嶄新的發(fā)展局面，實現(xiàn)真正的自主可控和國產(chǎn)化替代，為國家的科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力支撐。

我們期待更多的表企能夠積極響應(yīng)，與龍芯中科開展深入合作，共同開創(chuàng)我國水熱氣表行業(yè)的美好未來！

審核編輯 黃宇