[发明专利]一种电力智能控制终端及其基于RISC-V的SOC电力芯片架构

说明书

本发明一种电力智能控制终端及其基于RISC‑V的SOC电力芯片架构，包括集成设置在一个芯片上通过总线互联的RISC‑V主控单元、AI引擎单元、外设单元、内存和供电单元；RISC‑V主控单元用于处理控制指令和控制指令执行流程；AI引擎单元内置多种AI算子，用于根据控制指令执行AI算法；外设单元用于提供外部设备接入芯片的通用接口；内存用于存储控制指令；供电单元用于芯片的供电。通过内置RISC‑V主控单元和AI引擎单元高效互动，一方面基于RISC‑V的开源指令集实现开源自主，增加了其安全性，一方面利用RISC‑V指令的可扩展性实现AI指令的可扩展，配合AI引擎单元中内置的多种AI算子，实现AI算法在AI引擎单元中的快速执行，提升芯片的运算性能。

技术领域

本发明涉及电力系统的智能控制终端，具体为一种电力智能控制终端及其基于RISC-V的SOC电力芯片架构。

背景技术

在电力领域随着人工智能技术的深化应用，云-端协同将成为广泛部署的计算范式。相比于云端训练，终端往往进行智能推理运算，智能算法下沉至终端设备，提供智能推断的边缘计算(Edge Computing)，能够满足实时性、低功耗、安全性的需求，且节约带宽与存储。RISC-V产业在国内刚刚起步，非常适合应用在终端的智能推理上，开发人工智能芯片。

目前多核异构架构已成为人工智能芯片的典型技术路线。由于这一类应用通常包含有计算负担较重，但数据通路较为固定的数据流，该数据流在通信系统级芯片(Systemon Chip，SoC)中表现为数字基带的通道滤波、信道估计、调制解调等，在机器视觉处理器中表现为对于图像的滤波平滑、变换、特征提取等。

目前已有大量初创公司针对不同领域及应用，提出多种基于人工智能技术的边缘智能芯片硬件设计架构。但针对电力行业并没有成熟的架构，不能满足电网自主产权、安全可控的要求，同时与电网需求不匹配，系统规格过于庞大，无法实现低成本、低功耗，不能满足电网人工智能应用及物联网端计算的自主定制化需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种电力智能控制终端及其基于RISC-V的SOC电力芯片架构，结构简单，设计合理，芯片与安全性好，芯片的处理效率高。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于RISC-V的SOC电力芯片架构，包括集成设置在一个芯片上通过总线互联的RISC-V主控单元、AI引擎单元、外设单元、内存和供电单元；

RISC-V主控单元用于处理控制指令和控制指令执行流程；

AI引擎单元内置多种AI算子，用于根据控制指令执行AI算法；

外设单元用于提供外部设备接入芯片的通用接口；

内存用于存储控制指令；

供电单元用于芯片的供电。

优选的，还包括交互连接的高速的AXI总线和低速的APB总线；AXI总线上挂载高速模块，用于完成图像与内存之间的快速操作；APB总线上挂载低速模块，用于完成挂载设备之间的数据交互。

进一步，所述高速模块包括通过AXI总线互联的RISC-V主控单元、AI引擎单元和内存。

再进一步，所述AXI总线上挂载的内存为MEM存储器，还挂载有DMA控制器。

进一步，所述的低速模块包括通过APB总线互联的GPIO接口、PWM接口、I2C接口和UART接口。

再进一步，所述的APB总线上还挂载有看门狗寄存器WDOG和时间寄存器TIMER。

进一步，所述的AXI总线和APB总线上分别设置有对应的SPI接口。

优选的，所述的RISC-V主控单元采用开源的CPU指令集架构和BSD协议。