[發明專利]一種電力智能控制終端及其基于RISC-V的SOC電力芯片架構

在審

• 申請號: 202011057751.9
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112199322A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 張樹華;仝杰;張鋆;張明皓;王辰;趙傳奇
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F15/78
• 分類號: G06F15/78;G06F9/38
• 代理公司: 北京中巡通大知識產權代理有限公司 11703
• 代理人: 李宏德

本發明一種電力智能控制終端及其基于RISC?V的SOC電力芯片架構，包括集成設置在一個芯片上通過總線互聯的RISC?V主控單元、AI引擎單元、外設單元、內存和供電單元；RISC?V主控單元用于處理控制指令和控制指令執行流程；AI引擎單元內置多種AI算子，用于根據控制指令執行AI算法；外設單元用于提供外部設備接入芯片的通用接口；內存用于存儲控制指令；供電單元用于芯片的供電。通過內置RISC?V主控單元和AI引擎單元高效互動，一方面基于RISC?V的開源指令集實現開源自主，增加了其安全性，一方面利用RISC?V指令的可擴展性實現AI指令的可擴展，配合AI引擎單元中內置的多種AI算子，實現AI算法在AI引擎單元中的快速執行，提升芯片的運算性能。

技術領域

本發明涉及電力系統的智能控制終端，具體為一種電力智能控制終端及其基于RISC-V的SOC電力芯片架構。

背景技術

在電力領域隨著人工智能技術的深化應用，云-端協同將成為廣泛部署的計算范式。相比于云端訓練，終端往往進行智能推理運算，智能算法下沉至終端設備，提供智能推斷的邊緣計算(Edge Computing)，能夠滿足實時性、低功耗、安全性的需求，且節約帶寬與存儲。RISC-V產業在國內剛剛起步，非常適合應用在終端的智能推理上，開發人工智能芯片。

目前多核異構架構已成為人工智能芯片的典型技術路線。由于這一類應用通常包含有計算負擔較重，但數據通路較為固定的數據流，該數據流在通信系統級芯片(Systemon Chip，SoC)中表現為數字基帶的通道濾波、信道估計、調制解調等，在機器視覺處理器中表現為對于圖像的濾波平滑、變換、特征提取等。

目前已有大量初創公司針對不同領域及應用，提出多種基于人工智能技術的邊緣智能芯片硬件設計架構。但針對電力行業并沒有成熟的架構，不能滿足電網自主產權、安全可控的要求，同時與電網需求不匹配，系統規格過于龐大，無法實現低成本、低功耗，不能滿足電網人工智能應用及物聯網端計算的自主定制化需求。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種電力智能控制終端及其基于RISC-V的SOC電力芯片架構，結構簡單，設計合理，芯片與安全性好，芯片的處理效率高。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種基于RISC-V的SOC電力芯片架構，包括集成設置在一個芯片上通過總線互聯的RISC-V主控單元、AI引擎單元、外設單元、內存和供電單元；

RISC-V主控單元用于處理控制指令和控制指令執行流程；

AI引擎單元內置多種AI算子，用于根據控制指令執行AI算法；

外設單元用于提供外部設備接入芯片的通用接口；

內存用于存儲控制指令；

供電單元用于芯片的供電。

優選的，還包括交互連接的高速的AXI總線和低速的APB總線；AXI總線上掛載高速模塊，用于完成圖像與內存之間的快速操作；APB總線上掛載低速模塊，用于完成掛載設備之間的數據交互。

進一步，所述高速模塊包括通過AXI總線互聯的RISC-V主控單元、AI引擎單元和內存。

再進一步，所述AXI總線上掛載的內存為MEM存儲器，還掛載有DMA控制器。

進一步，所述的低速模塊包括通過APB總線互聯的GPIO接口、PWM接口、I2C接口和UART接口。

再進一步，所述的APB總線上還掛載有看門狗寄存器WDOG和時間寄存器TIMER。

進一步，所述的AXI總線和APB總線上分別設置有對應的SPI接口。

優選的，所述的RISC-V主控單元采用開源的CPU指令集架構和BSD協議。