Renergy
单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D
RN8209C/RN8209D用户手册
Data:2017-9-15Rev:1.7
深圳市锐能微科技有限公司
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Rev1.7
Renergy
版本号V1.0V1.1V1.2
修改时间2014-3-202014-3-292014-8-26
V1.3
2014-12-22
V1.4
2015-1-
7 V1.5 2015-1-29 V1.6 2016-2-15 V1.7 2017-9-15 单相多功能防窃电专用计量芯片
RN8209C/RN8209D 版本更新说明 修改内容创建修改文字错误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；3.2.2hfconst计算公式修改HFConst=INT[14.8528*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]改为：HFConst=INT[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]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。
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角标对应。
修改手册页脚版本为Rev1.5。
1)P13,修正2.7能量计算HFConst地址笔误0X03为0X022)P17,系统控制寄存器SYSCON的bit5：4的“PGAIB”的PGAIB1的第4行第1列，（，1），改为（1,1）3)P23页2.12.3计量参数寄存器有功电能寄存器溢出标志位POIF修正为PEOIF及无功电能寄存器溢出标志位QOIF修正QEOIF4)P34,3.3举例HFConst计算式修正为HFConst=[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]=2818，以及无功校正Qphs计算式的修正1)为2.12.1寄存器列表中采样寄存器，增加更新速率及采样位数说明 深圳市锐能微科技有限公司 page2of46 Rev1.7 Renergy 目录 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 1
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
2.2系统复位..............................................................................................................................9
2.3模数转换............................................................................................................................10
2.4有功功率............................................................................................................................10
2.5
2.7能量计算............................................................................................................................12
2.8通道切换............................................................................................................................13
2.9频率测量............................................................................................................................13
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
4.1SPI接口.............................................................................................................................36
4.2UART接口........................................................................................................................38 5
电气特性........................................................................................................................................43
6芯片封装........................................................................................................................................45 深圳市锐能微科技有限公司 page
3of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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IEC62053-22：2003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15mW@5V、8mW@3.3V内置1.25V±1%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。
深圳市锐能微科技有限公司 page4of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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 AVDDAGND OSCIOSCO ISSDO/TXSDI/RXSCLK/B0SCSN/B1 电源监控 时钟控制 Ctrl®bus 串行接口 X1X2X8X16 fadc V1P + PGA ADC 通道A有功功率 V1N - 通道B有功功率 X1X2X4 V2P + PGA fadc ADC 无功功率 V2N - 通道A有效值 X1X2X4 fadcfemu 通道B有效值 V3P + PGA ADC 电压有效值 V3N - 电压线频率 1.25VRREF 用户自定义功率 EMU CONTROL®ISTERS 脉冲生成器 REFV 图1-1系统框图 DGNDDVDD RST_
N 1.4管脚定义 IRQ_N/ZX PFQF AVDD
1 RST_
N 2 NC
3 V1P
4 V1N
5 V2P
6 V2N
7 V3P
8 V3N
9 REFV 10 AGND 11 IS 12 RN8209D IS=
0 24
QF23PF22IRQ_N/ZX21NC20OSCO19OSCI18DVDD17DGND16B115B014RX/RST_N13TX AVDD
1 24QF RST_
N 2 23PF NC
3 22IRQ_N/ZX V1P
4 21NC V1N
5 20OSCO V2P 6RN8209D19OSCI V2N
7 18DVDD V3P
8 17DGND V3N
9 16SCSN REFV 10 15SCLK AGND 11 14SDI IS 12 IS=
1 13SDO 图1-2RN8209D-SSOP24管脚排列图表1-1RN8209D-SSOP24管脚功能说明 深圳市锐能微科技有限公司 page5of46 Rev1.7 Renergy 引脚 标识
1 AVDD 234，
5 RST_NNC V1P,V1N 6，7V2P,V2N 8，9V3P,V3N 10 REFV 11 AGND 12 IS 13SDO/TXSDI/RX 14/RST_
N 15SCLK/B0 16SCSN/B1 17 DGND 18 DVDD 19 OSCI 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 特性电源输入NC输入输入输入输入/输出电源输入 输出 输入 输入 输入电源电源输入 功能描述 模拟电源引脚。
用于给芯片模拟部分供电。
该引脚应外接10µF电容 并联0.1µF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。
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的去耦电容。
不连接。
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。
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。
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。
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1µF电 容并联0.1µF电容进行去耦。
模拟地。
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。
SDO和TX复用引脚。
当IS=1时，该引脚为SPI串行数据输出SDO。
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。
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。
当IS=1时，该引脚为SPI串行时钟输入，3.3V/5V兼容引脚。
当IS=0时，B0和B1，选择为UART接口时作为波特率选择引脚： {B1,B0}=002400波特率 {B1,B0}=014800波特率 {B1,B0}=109600波特率 {B1,B0}=1119200波特率 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。
数字地。
数字电源引脚。
用于给芯片数字部分供电。
该引脚应外接10µF电容并联0.1µF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。
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~22pF，内部已有约4M欧姆 深圳市锐能微科技有限公司 page6of46 Rev1.7 Renergy 20 OSCO 21 NC 22IRQ_N/ZX 23 PF 24 QF 输出NC输出输出 输出 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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。
外部晶体的输出端。
不连接。
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。
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。
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。
OSCOPFQFAVDDV1PV1NV2PV2N
1 16OSCI
2 15DVDD
3 14GND 4RN8209C13RX/RST_
N 5 12TX
6 11REFV
7 10V3N
8 9V3P 图1-3RN8209C-SOP16L管脚排列图 引脚 标识
1 OSCO
2 PF
3 QF
4 AVDD 5，6V1P,V1N 7，8V2P,V2N 9，1011 V3P,V3NREFV 特性输出输出输出 电源 输入输入输入输入/ 表1-2RN8209C管脚功能说明功能描述 外部晶体的输出端。
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。
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。
模拟电源引脚。
用于给芯片模拟部分供电。
该引脚应外接10µF电容并联0.1µF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。
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。
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。
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。
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 深圳市锐能微科技有限公司 page7of46 Rev1.7 Renergy 12 TX 13RX/RST_
N 14 GND 15 DVDD 16 OSCI 输出输出输入地电源 输入 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 引脚上。
无论使用内部还是外部基准源，该引脚应使用最少1µF电容并联0.1µF电容进行去耦。
该引脚为UART的数据输出端TX。
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。
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。
数字电源引脚。
用于给芯片数字部分供电。
该引脚应外接10µF电容并联0.1µF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。
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 负载 + CPU +5v 10K 0.1UF 10欧 10UF 0.1UF +5v 10UF 0.1UF100欧 100欧1K 1K1~2M 1K 330nF330nF 33nF33nF 33nF /RSTAVDDDVDD V1P RN8209 单相防窃电VV12NP计量芯片 V2N V3P CLKIN IRQ_NSPI/UART PFQF 15~22pF V3N CLKOUT 1K33nFREFAGNDDGND15~22pF 3.579545MHz 单片机 0.1UF 1~10UF LCD显示模块通讯模块EEPROM
N L 220V 备注：
1.电压采样的分压电阻选择为1~2M欧姆，一般采用６～８个１２０６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１００欧/３３０nF 图1-4单相防窃电表典型应用 深圳市锐能微科技有限公司 page8of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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±0.1V时芯片被复位，当电源电压高于2.75V±0.1V时芯片正常工作。
AVDD5V 2.75V2.6V 0V 内部复位复位 运行 复位 运行 Time 复位 Time 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， 深圳市锐能微科技有限公司 page9of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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。
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(SYSCON0x00H)中的bit5~bit0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 PhsA 电流A采样值 相位校正 DCIA + DCU 电压 采样值+ 电流B采样值 相位校正 DCIB + 高通滤波 DataIA 高通滤波 Pm1A DataU 高通滤波 APOSA + +Pm1B 增益校正 DataIB APOSB GPQA Pm2A DATAPA 功率计算 Pm2B 功率计算 DATAPB GPQB PowerPA PowerPAPowerPB PowerPB PhsB CHNSEL IBGain CHNSEL PowerPAPowerPB MUX |PowerP| PStart[15:0] Compare NoPLd DATAPADATAPB MUX DATAP 用于有功能量计量 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。
深圳市锐能微科技有限公司 page10of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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，同时需要将高通滤波器关闭。
2.5无功功率 DataU 移相90度DataUT DataIADataIB 选择CHNSEL DataI RPOSA/RPOSBGPQA/GPQB +Qm1 +Qm2 Qm3 Qc －DataQ QPhsCal DataP Qc DataQ 功率计算 用于无功能量计量 |PowerQ|QStart[15:0] PowerQ Compare NoQLd 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。
深圳市锐能微科技有限公司 page11of46 Rev1.7 Renergy 2.6有效值 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D DataIADataIBDataU IARMSOS + IBRMSOS + 开平方开平方 开平方 IARMSIBRMSURMS 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3.495HZ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 CHNSEL PRun PStart DATAPADATAPB MUX DataPPMOD DATAQDATAPBPA+PB MUX DataD D2FP D2FMDMOD 脉冲生成器 HFConstCFSU脉冲生成器 DRun DStart PFEnergyP EnergyP2QF EnergyDEnergyD2 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： 深圳市锐能微科技有限公司 page12of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D t1t2 t190mst2---- 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。
t/t、HFConst、脉冲输出、能量寄存器的关系：当2*|t|(0x20H)=HFConst(0x02H)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*|t|(0x21H)=HFConst(0x02H)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以及PStart/DStart的控制。
当PRun=0或者|P|小于PStart时，PF不输出脉冲，t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，t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CFSU[1:0]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。
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(UFreq0x25H2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(UFreq20x353字节)，测量基波频率，最小测量频率为1Hz，测量带宽250Hz。
深圳市锐能微科技有限公司 page13of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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RN8209DRIF，清IF和RIF中断标志；
2.配置RN8209DIE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。
深圳市锐能微科技有限公司 page14of46 Rev1.7 RenergyIRQ_
N 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D MCUISR程序 跳到关中断读RIF寄存器判断中断源执行相应中断开中断恢复现场 ISR保存现场 处理程序返回目标地址 IE允许的中断事件发生 跳到ISR IE允许的中断事件发生 2.12寄存器 图2-6RN8209D中断处理过程 2.12.1寄存器列表 地址 名称 00HSYSCON01HEMUCON02HHFConst03HPStart04HDStart05HGPQA06HGPQB07HPhsA08HPhsB09HQPhsCal0AHAPOSA0BHAPOSB0CHRPOSA0DHRPOSB0EHIARMSOS0FHIBRMSOS10HIBGain 11HD2FPL 12HD2FPH 13HDCIAH14HDCIBH15HDCUH R/W R/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/W R/W R/W R/W R/W R/W 表2-3RN8209寄存器列表 字长复位值 功能描述 校表参数和计量控制寄存器
2 0003h 系统控制寄存器，写保护
2 0003h 计量控制寄存器，写保护
2 1000h 脉冲频率寄存器，写保护
2 0060h 有功起动功率设置，写保护
2 0120h 自定义电能起动功率设置，写保护
2 0000h 通道A功率增益校正寄存器，写保护
2 0000h 通道B功率增益校正寄存器，写保护
1 00h 通道A相位校正寄存器，写保护
1 00h 通道B相位校正寄存器，写保护
2 0000h 无功相位补偿，写保护
2 0000h 通道A有功功率Offset校正寄存器，写保护
2 0000h 通道B有功功率Offset校正寄存器，写保护
2 0000h 通道A无功功率Offset校正寄存器，写保护
2 0000h 通道B无功功率Offset校正寄存器，写保护
2 0000h 电流通道A有效值Offset补偿，写保护
2 0000h 电流通道B有效值Offset补偿，写保护
2 0000h 电流通道B增益设置，写保护
2 0000h 自定义功率寄存器D2FP的低16bit，写保
护 自定义功率寄存器D2FP的高16bit，用户
2 0000h 需要先写D2FPH，再写D2FPL，然后D2FP 才进行电能积分，写保护。
2 0000h IA通道直流offset校正寄存器的高16bit，
写保护
2 0000h IB通道直流offset校正寄存器的高16bit，写保护
2 0000h U通道直流offset校正寄存器的高16bit，写 深圳市锐能微科技有限公司 page15of46 Rev1.7 Renergy 16HDCL R/W2 17HEMUCON2R/W2 20HPFCnt21Ht22HIARMS23HIBRMS24HURMS25HUFreq26HPowerPA27HPowerPB28HPowerQ R/W2 R/W2
R 3
R 3
R 3
R 2
R 4
R 4
R 4 29HEnergyP
R 3 2AHEnergyP2R
3 2BHEnergyDR
3 2CHEnergyD2R
3 2DHEMUStatusR
3 30HSPL_IA
R 3 31HSPL_IB
R 3 32HSPL_
U R
3 35HUFreq2
R 3 40HIE41HIF42HRIF 43HSysStatus44HRData45HWData R/W1
R 1
R 1
R 1
R 4
R 2 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 保护 三个直流offset校正寄存器的低4bit： 0000h DCL[11:0]={DCU[3:0],DCIBL[3:0],DCIA L[3:0]}
，写保护 0000h 计量控制寄存器
2，写保护 计量参数和状态寄存器 0000h 快速有功脉冲计数，写保护 0000h 自定义电能快速脉冲计数，写保护 000000h 通道A电流的有效值 000000h 通道B电流的有效值 000000h 电压有效值 0000h 电压频率 00000000h
有功功率
A 00000000h有功功率
B 00000000h无功功率 有功能量，读后清零、不清零可选，默认 000000h为读后不清零，由EnergyCLR寄存器位 控制。
000000h 有功能量，读后清零寄存器、冻结电能寄存器可选，默认为读后清零寄存器 无功能量或自定义能量，读后清零、不清 000000h 零可选，默认为读后不清零，由 EnergyCLR寄存器位控制。
无功能量或自定义能量，读后清零寄存器 000000h 、冻结电能寄存器可选，默认是读后清零 寄存器 00EE79h
计量状态及校验和寄存器 IA通道ADC采样值，20位有符号数，采用 000000h 补码格式，最高位为符号位。
数据刷新率 为14KHz IB通道ADC采样值，20位有符号数，采用 000000h
补码格式，最高位为符号位。
数据刷新率 为14KHz U通道ADC采样值，20位有符号数，采用 000000h 补码格式，最高位为符号位。
数据刷新率 为14KHz 000000h 电压频率寄存器
2，扩展了测频范围，50Hz
时读出值同UFreq(0x25H) 中断寄存器 00h 中断允许寄存器，写保护 00h 中断标志寄存器，读后清零 00h 复位中断状态寄存器，读后清零 系统状态寄存器 -- 系统状态寄存器 -- 上一次SPI/UART读出的数据 -- 上一次SPI/UART写入的数据 深圳市锐能微科技有限公司 page
16of46 Rev1.7 Renergy 7FHDeviceIDR
3 2.12.2校表参数寄存器 820900h 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D RN8209DeviceID 系统控制寄存器SYSCON(0x00) SYSTEMControlRegister(SYSCON)Address:0x00HDefaultValue:0003H 位 位名称 功能描述 15 保留 默认为
0，不要对该位写
1 UART波特率选择，只读，其值由硬件管脚B1和B0决定。
{B1,B0}=00,Uadrbr=7’h2E,2400波特率 {B1,B0}=01,Uadrbr=7’h16,4800波特率 {B1,B0}=10,Uadrbr=7’h0B,9600波特率 14-8Uartbr[6:0]{B1,B0}=11,Uadrbr=7’h05,19200波特率 只在通信口选择为UART时有意义，在选择为SPI时读出为
0。
请注意：uartbr[6:0]参与校验和计算，在通信口选择为uart时会 影响到校验和计算结果。
RN8209C固定为4800波特率。
7 保留 默认为
0，不要对该位写
1 ADC2ON=1：表示ADC电流通道B开启；=0：表示ADC电流通
6 ADC2ON 道B关闭，ADC输出恒为
0。
电流通道B模拟增益选择: PGAIB1PGAIB0电流通道
B 05-4PGAIB[1:0]
0 0 PGA=
1 1 PGA=
2 1
0 PGA=
4 1
1 PGA=
4 电压通道模拟增益选择: PGAU1PGAU0电压通道 03-2PGAU[1:0]
0 0 PGA=
1 1 PGA=
2 1
0 PGA=
4 1
1 PGA=
4 电流通道A模拟增益选择，默认值为16倍。
PGAIA1PGAIA0电流通道
A 01-0PGAIA[1:0]
0 0 PGA=
1 1 PGA=
2 1
0 PGA=
8 1
1 PGA=16 深圳市锐能微科技有限公司 page17of46 Rev1.7 Renergy计量控制寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 计量控制寄存器用于计量功能的设置。
EnergyMeasureControlRegister(EMUCON)Address:0x01HDefaultValue:0003H 位 位名称 功能描述 默认为
0 15EnergyCLR=0：29/2B电能寄存器为累加型； =1：29/2B电能寄存器为读后清零型； HPFIBOFF=0：使能IB通道数字高通滤波器14HPFIBOFF HPFIBOFF=1：关闭IB通道数字高通滤波器 自定义能量累加方式选择： QMOD1QMOD0累加功率Qm
0 0 Qm=DataQ，正反向功率都参与累加， 负功率有REVQ符号指示。
13-12QMOD[1:0]
0 1 只累加正向功率
1 0 Qm=|DataQ|，正反向功率都参与累加， 无负功率符号指示。
1 1 Qm=DataQ(保留) 11-10
PMOD[1:0]有功能量累加方式选择：同上表自定义能量累加方式。
ZX输出初始值为
0，根据ZXD1和ZXD0的配置输出不同的波形：
9 ZXD1ZXD1=
0，表示仅在选择的过零点处ZX输出发生变化； ZXD1=
1，表示在正向和负向过零点处ZX输出均发生变化。
ZXD0=
0，表示选择正向过零点作为过零检测信号；
8 ZXD0 ZXD0=
1，表示选择负向过零点作为过零检测信号。
ZXCFG=0：引脚IRQ_N/ZX作为IRQ_
N。
7 ZXCFG ZXCFG=1：引脚IRQ_N/ZX作为ZX。
HPFIAOFF=0：使能IA通道数字高通滤波器
6 HPFIAOFF HPFIAOFF=1：关闭IA通道数字高通滤波器 HPFUOFF=0：使能U通道数字高通滤波器
5 HPFUOFF HPFUOFF=1：关闭U通道数字高通滤波器 CFSUEN是PF/QF脉冲输出加速模块的控制位，CFSUEN=
1，使能脉
4 CFSUEN冲加速模块，脉冲的输出速率提高2^（CFSU[1:0]＋1）倍。
CFSUEN=
0， 关闭脉冲加速模块，脉冲正常输出。
3,2CFSU[1:0]该位和CFSUEN配合使用。
见CFSUEN说明。
DRUN=
1，使能QF脉冲输出和自定义电能寄存器累加；
1 DRUNDRUN=
0，关闭QF脉冲输出和自定义电能寄存器累加。
默认状态为
1。
PRUN=
1，使能PF脉冲输出和有功电能寄存器累加；
0 PRUN PRUN=
0，关闭PF脉冲输出和有功电能寄存器累加。
默认状态为
1。
深圳市锐能微科技有限公司 page18of46 Rev1.7 Renergy脉冲频率寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D HighFrequencyImpulseConstRegister(HFConst) Address:0x02HDefaultValue:1000H Bit15 14 13 12 11 10
9 Bit8 Read:Write: HFC15 HFC14 HFC13 HFC12 HFC11 HFC10 HFC9 HFC8 Reset:
0 0
0 1
0 0
0 0 : Bit7
6 5
4 3
2 1 Bit0 Read
Write: HFC7 HFC6 HFC5 HFC4 HFC3 HFC2 HFC1 HFC0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 0 HFConst
是16位无符号数，做比较时，将其与快速脉冲计数寄存器PFCNT/DFCNT寄存器值的绝对值的2倍做比较，如果大于等于HFConst的值，那么就会有对应的PF/QF脉冲输出。
潜动与启动阈值寄存器 StartPowerThresholdSetupRegister(PStart) Address:0x03hDefaultValue:0060H Bit15 14 13 12 11 10
9 Bit8 Read: PS15 PS14 PS13 PS12 PS11 PS10 PS9 PS8 Write: Reset:
0 0
0 0
0 0
0 0 Bit7
6 5
4 3
2 1 Bit0 Read: PS7 PS6 PS5 PS4 PS3 Write: PS2 PS1 PS0 Reset:
0 1
1 0
0 0
0 0 StartPowerThresholdSetupRegister(DStart) Address:0x04hDefaultValue:0120H Bit15 14 13 12 11 10
9 Bit8 Read:Write: QS15 QS14 QS13 QS12 QS11 QS10 QS9 QS8 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 1 Bit7
6 5
4 3
2 1 Bit0 Read:QS7 Write: QS6 QS5 QS4 QS3 QS2 QS1 QS0 Reset:
0 0
1 0
0 0
0 0 启动阈值可由PStart和DStart寄存器配置。
它们是16位无符号数，做比较时，将其分别与PowerP和DataD(为32bit有符号数)的高24位的绝对值进行比较，以作起动判断。
|PowerP|小于PStart时，PF不输出脉冲。
|DataD|小于DStart时，QF不输出脉冲。
深圳市锐能微科技有限公司 page19of46 Rev1.7 Renergy增益校正寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D PowerGainRegisterA(GPQA) Bit15 14 Read:Write: GPQA_15 GPQA_14 Reset:
0 0 Address:0x05h13 DefaultValue:0000H 12…
3 GPQA_13 GPQA_12…GPQA_
3 0
0 2GPQA_2
0 1GPQA_1
0 Bit0GPQA_0
0 PowerGainRegisterB(GPQB) Address:0x06hDefaultValue:0000H Bit15 14 13 12…
3 2
1 Bit0 Read:Write: GPQB_15 GPQB_14 GPQB_13 GPQB_12…GPQB_
3 GPQB_
2 GPQB_
1 GPQB_
0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 包括两个寄存器：GPQA
和GPQB，为二进制补码格式，最高位为符号位。
GPQA用于电流通道A和电压通道有功功率的校正。
GPQB用于电流通道B和电压通道有功的增益校正。
校正公式为：P1=P0(1+GPQS) Q1=Q0(1+GPQS)其中GPQS为增益校正寄存器的归一化值。
使用方法见第三章校表方法。
相位校正寄存器 PhaseCalibrationRegisterA(PhsA) Bit7
6 Read:Write: PhsA_
7 PhsA_
6 Reset:
0 0 Address:0x07H5 DefaultValue:00H
4 3 PhsA_
5 PhsA_
4 PhsA_
3 0
0 0 2PhsA_2
0 1PhsA_1
0 Bit0PhsA_0
0 PhaseCalibrationRegisterB(PhsB)Address:0x08HDefaultValue:00H Bit7
6 5
4 3
2 1 Bit0 Read:Write: PhsB_
7 PhsB_
6 PhsB_
5 PhsB_
4 PhsB_
3 PhsB_
2 PhsB_
1 PhsB_
0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 0 包括IA和U通道的相位校正PhsA以及IB和U通道的相位校正PhsB。
这两个寄存器均为带符号二进制补码，Bit0～bit7有效，其中bit7为符号位。
使用方法见第三章校表方法。
1LSB代表1/895khz＝1.12us/LSB的延时，在50HZ下，1LSB代表1.12us*360o*50/10^6＝0.02o、/LSB相位校正。
相位校正范围：50HZ下，±2.56o请注意：计量控制寄存器2（EMUCON2地址：0x17H）新增两个寄存器位，可将相位校正刻度提升至0.01o 深圳市锐能微科技有限公司 page20of46 Rev1.7 Renergy无功相位补偿寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D ReactivePowerPhaseCalibrationRegister(QPhsCal)Address:09H DefaultValue:0000H Bit15 14 13 12..3
2 1 Bit0 Read:Write: QPC15 QPC14 QPC13 QPC12..QPC3 QPC2 QPC1 QPC0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 0 无功相位补偿寄存器用于U通道90°移相滤波器在无功计算中的相位补偿。
无功相位补偿寄存器采用十六位二进制补码形式，最高位为符号位。
使用方法见第三章校表方法。
校正公式：Q2=Q1-QPhs*P1其中P1为有功功率，Q1为补偿前的无功功率，Q2为补偿后的无功功率。
有功Offset校正寄存器 ActivePowerOffsetRegisterA(APOSA) Bit15 14 Read:Write: APOSA_15 APOSA_14 Reset:
0 0 Address:0AH13 DefaultValue:0000H 12…
3 APOSA_13APOSA_12…APOSA_
3 0
0 2APOSA_2
0 1 Bit0 APOSA_1APOSA_
0 0
0 ActivePowerOffsetRegisterB(APOSB)Address:0BHDefaultValue:0000H Bit15 14 13 12…
3 2
1 Bit0 Read:Write: APOSB_15 APOSB_14 APOSB_13APOSB_12…APOSB_
3 APOSB_2APOSB_1APOSB_
0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 有功OFFSET校正适合小信号的精度校正。
这两个寄存器均为二进制补码格式，最高位为符号位。
使用方法见第三章校表方法。
APOSA寄存器为电流通道A和U通道有功功率Offset值。
APOSB寄存器为电流通道B和U通道有功功率Offset值。
无功Offset校正寄存器 RectivePowerOffsetRegister(RPOSA) Bit15 14 Read:Write: RPOSA_15 RPOSA_14 Reset:
0 0 Address:0CH13 RPOSA_130 DefaultValue:0000H 12…3RPOSA_12…RPOSA_3
0 2RPOSA_2
0 1 Bit0 RPOSA_1RPOSA_
0 0
0 RectivePowerOffsetRegister(RPOSB) Bit15 14 Read:RPOSB_15RPOSB_14 Address:0DH13 RPOSB_13 DefaultValue:0000H 12…3RPOSB_12…RPOSB_
3 2RPOSB_
2 1RPOSB_
1 Bit0RPOSB_
0 深圳市锐能微科技有限公司 page21of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D Write: Reset:
0 0
0 0
0 0
0 无功Offset校正寄存器用于无功小信号精度的校正。
这两个寄存器均为二进制补码格式，最高位为符号位。
使用方法见第三章校表方法。
RPOSA寄存器为电流通道A和U通道无功功率Offset值。
RPOSB寄存器为电流通道B和U通道无功功率Offset值。
有效值Offset校正寄存器 IARMSOffsetRegister(IARMSOS) Bit15 14 Read:Write: IARMS_15 IARMS_14 Reset:
0 0 Address:0EH13 DefaultValue:0000H 12…
3 2
1 Bit0 IARMS_13 IARMS_12…IARMS_3IARMS_2IARMS_1IARMS_
0 0
0 0
0 0 IBRMSOffsetRegister(IBRMSOS) Address:0FHDefaultValue:0000H Bit15 14 13 12…
3 2
1 Bit0 Read:Write: IBRMS_15 IBRMS_14 IBRMS_13 IBRMS_12…IBRMS_3IBRMS_2IBRMS_1IBRMS_
0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 有效值Offset校正寄存器用于电流有效值小信号精度的校正。
这两个寄存器均为二进制补码格式，最高位为符号位。
使用方法见第三章校表方法。
IARMSOS寄存器为电流A有效值Offset值，IBRMSOS寄存器为电流B有效值Offset值。
电流通道B增益设置 CurrentBGainRegister(IBGain) Address:10HDefaultValue:0000H Bit15 14 13 12…
3 2
1 Bit0 Read:Write: IBG15 IBG14 IBG13 IBG12…IBG3 IBG2 IBG1 IBG0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 电流通道
B增益设置寄存器用于防窃电表两路电流通道的一致性校正。
一致性校正在100％Ib一点校正。
使用方法见第三章校表方法。
通道B电流增益寄存器采用二进制补码形式，最高位为符号位，表示范围(-
1,+1)。
如果IBGain>=2^15，则GainI2=(IBGain-2^16)/2^15否则GainI2=IBGain/2^15校正之前I2a，校正之后I2b，两者关系为：I2b=I2a+I2a*GainI2 深圳市锐能微科技有限公司 page22of46 Rev1.7 Renergy自定义功率寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 自定义功率寄存器是32位有符号数，由D2FPH(0x12H)和D2FPL(0x11H)共同组成，其中D2FPH为高16bit，D2FPL为低16bit。
D2FPH的最高位是符号位。
如D2FM寄存器(EMUCON2的bit5~4)配置为自定义功率，当用户往自定义功率寄存器写入功率值，RN8209会自动按照脉冲常数设置进行积分，积分得到的电能存放在EnergyD(0x2BH)和EnergyD2(0x2CH)，积分得到的脉冲从QF管脚输出。
用户需要先写D2FPH，再写D2FPL，然后D2FP才生效。
直流偏置校正寄存器 RN8209新增三个通道的直流偏置校正寄存器，用于不需要高通滤波器的计量场合。
每个通道的直流偏置校正寄存器为20位。
直流偏置校正的方法见RN8209应用笔记。
计量控制寄存器
2 EnergyMeasureControlRegister2(EMUCON2)Address:0x17HDefaultValue:0000H 位 位名称 功能描述 15~14 保留 默认为
0，用户不可写
1 =00:频率测量的时间为32个周波； 13,12FreqCnt =01:频率测量的时间为4个周波；=10:频率测量的时间为8个周波; =11:频率测量的时间为16个周波； 11,10 保留 默认为
0 可作为最低位与PhsB(0x08H)寄存器共同组成一个9位的相位校正寄 9PhsB0 存器，将相位校正分辨度从0.02度提高到0.01度。
当该寄存器为
0 时，对相位校正不起作用。
可作为最低位与PhsA(0x07H)寄存器共同组成一个9位的相位校正寄 8PhsA0 存器，将相位校正分辨度从0.02度提高到0.01度。
当该寄存器为
0 时，对相位校正不起作用。
=
0，功率及有效值寄存器更新速度为3.495Hz；7UPMODE =
1，功率及有效值寄存器更新速度为13.982Hz； =
0，过零信号输出源为正常计量的电压信号，谐波没有滤除；6ZXMODE =
1，过零信号输出源为低通滤波后的电压信号。
=00:自定义电能输入选择为无功功率； =01:自定义电能输入选择为通道A和通道B有功功率的矢量和；5,4D2FM[1:0] =10:自定义电能输入选择为自定义功率寄存器D2FP; =11:自定义电能输入选择为通道B有功功率； =
0，电能寄存器2不启用定时冻结功能，默认为读后清零寄存器。
3Energy_fz=
1，电能寄存器2（地址2A和2C）启用定时冻结功能，每隔572.1397 毫秒（2048*1024个晶振周期）将电能寄存器1（地址29和2B）的 深圳市锐能微科技有限公司 page23of46 Rev1.7 Renergy 2~
0 保留 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 值装载到电能寄存器
2，同时将电能寄存器1清零。
默认为
0，用户不可写
1 2.12.3计量参数寄存器 快速脉冲计数器 ActiveEnergyCounterRegister(PFCNT) Bit15 14 13 Read:Write: PFC15 PFC14 PFC13 Reset:
0 0
0 Address:0x20h 12…3PFC12…PFC3
0 2PFC2
0 1PFC1
0 Bit0PFC0
0 ReactiveEnergyCounterRegister(DFCNT) Address：0x21h Bit15 14 13 12…
3 2
1 Bit0 Read:Write: QFC15 QFC14 QFC13 QFC12…QFC3 QFC2 QFC1 QFC0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 为了防止上下电时丢失电能，掉电时
MCU将寄存器PFCnt/t值读回并进行保存，然后在下次上电时MCU将这些值重新写入到PFCnt/t中去。
当快速脉冲计数寄存器PFCnt/t计数值的绝对值的2倍大于等于HFconst时，相应的PF/QF会有脉冲溢出，能量寄存器的值会相应的加
1。
电流电压有效值寄存器 CurrentARmsRegister(IARms) Bit23 22 Read: IAS23 IAS22 Address：0x22h 21 20…
3 IAS21 IAS20…IAS3 2IAS2 1IAS1 Bit0IAS0 CurrentBRmsRegister(IBRms) Bit23 22 Read: IBS23 IBS22 Address：0x23h 21 20…
3 IBS21 IBS20…IBS3 2IBS2 1IBS1 Bit0IBS0 VoltageRmsRegister(Urms) Address：0x24h Bit23 22 21 20…
3 2
1 Bit0 Read: US23 US22 US21 US20…US3 US2 US1 US0 有效值Rms是24位有符号数，最高位为0表示有效数据，最高位为1时读数做零处理；参数更新的频率为3.495Hz或13.982Hz可选。
深圳市锐能微科技有限公司 page24of46 Rev1.7 Renergy电压频率寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D VoltageFrequencyRegister(UFreq)Address：0x25h Bit15 14 13 12…
3 2
1 Bit0 Read:Ufreq15 Ufreq14 Ufreq13 Ufreq12…Ufreq3 Ufreq2 Ufreq1 Ufreq0 主要测量基波频率，测量带宽250Hz左右。
频率值是一个16位的无符号数，参数格式化公式为： f=CLKIN/8/UFREQ例如，如果系统时钟为CLKIN=3.579545MHz，UFREQ=8948，那么测量到的实际频率为： f=3579545/8/8948=49.9908Hz。
电压频率测量值默认更新的周期为0.64s，可通过计量控制寄存器2调整更新时间。
同时提供UFreq2电压频率寄存器
2，地址为0x35H，字长为3字节，测量基波频率，最小测量频率为1Hz，测量带宽250Hz。
输入50Hz时读出值同UFreq(0x25H) 平均有功功率寄存器 ActivePowerRegister(PowerPA) Bit31 30 Read:APA31 APA30 Address：0x26h 29 28…
3 APA29 APA28…APA3 2APA2 1APA1 Bit0APA0 ActivePowerRegister(PowerPB) Address：0x27h Bit31 30 29 28…
3 2
1 Bit0 Read:APB31 APB30 APB29 APB28…APB3 APB2 APB1 APB0 有功功率参数PowerP是二进制补码格式，32位数据，其中最高位是符号位。
功率参数更新的频率为3.495Hz或13.982Hz可选。
POWERPA是U通道和IA通道的平均有功功率寄存器，POWERPB是U通道和IB通道的平均有功功率寄存器。
平均无功功率寄存器 ReactivePowerRegister(PowerQ) Address：0x28h Bit31 30 29 28…
3 2
1 Bit0 Read: RP31 RP30 RP29 RP28…RP3 RP2 RP1 RP0 无功功率参数PowerQ是二进制补码格式，32位数据，其中最高位是符号位。
更新频率同PowerPA和PowerPB。
该寄存器是U通道和用户选择的电流通道无功功率计算结果，默认情况下选择通道
A。
有功电能寄存器 ActiveEnergyRegister(EnergyP) Bit23 22 Address：0x29h 21 20…
3 2
1 Bit0 深圳市锐能微科技有限公司 page25of46 Rev1.7 Renergy Read: EP23 EP22 EP21 EP20…EP3 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D EP2 EP1 EP0 EnergyP寄存器是累加型或清零型有功能量寄存器。
当选择为累加型时（EMUCON寄存器bit15=0），在0xFFFFFF溢出到0x000000时，会产生溢出标志PEOIF(参见IF0x41H)。
当选择为清零型时（EMUCON寄存器bit15=1），寄存器读后清为
0. 电能参数是无符号数，EnergyP的寄存器值分别代表PF脉冲的累加个数。
寄存器最小单位代表的能量为1/ECkWh。
其中EC为电表常数。
有功电能寄存器
2 ActiveEnergyRegister2(EnergyP2) Bit23 22 Read:EP23_
2 EP22_
2 Address：0x2AH 21 20…
3 EP21_
2 EP20_2…EP3_
2 2EP2_
2 1EP1_
2 Bit0EP0_
2 当计量控制寄存器2的energy_fz位等于0时，该寄存器是读后清零型有功电能寄存器；当计量控制寄存器2的energy_fz位等于1时，该寄存器启用定时冻结功能，每隔572.1397毫秒（2048*1024个晶振周期）将有功电能寄存器（地址29）的值装载到该寄存器，同时将有功电能寄存器清零。
无功或自定义电能寄存器 UserDEIFNEEnergy (EnergyD) Bit23 Read: EP23 RegisterAddress：0x2BH 22EP22 21EP21 20…3EP20…EP3
2 1 Bit0 EP2 EP1 EP0 EnergyD寄存器是累加型自定义能量寄存器。
当选择为累加型时（EMUCON寄存器bit15=0），在0xFFFFFF溢出到0x000000时，会产生溢出标志QEOIF(参见IF0x41H)。
当选择为清零型时（EMUCON寄存器bit15=1），寄存器读后清为
0. 电能参数是无符号数，EnergyD的寄存器值分别代表QF脉冲的累加个数。
寄存器最小单位代表的能量为1/ECkVARh。
其中EC为电表常数。
EnergyD默认是无功电能寄存器。
可通过EMUCON2寄存器进行配置。
无功或自定义电能寄存器
2 UserDEFINEEnergy(EnergyD2) Bit23Read:EP23_
2 Register2 22EP22_
2 Address：0x2CH 21EP21_
2 20…3EP20_2…EP3_
2 2EP2_
2 1EP1_
2 Bit0EP0_
2 当计量控制寄存器2的energy_fz位等于0时，该寄存器是读后清零型自定义电能寄存器；当计量控制寄存器2的energy_fz位等于1时，该寄存器启用定时冻结功能，每隔572.1397 深圳市锐能微科技有限公司 page26of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 毫秒（2048*1024个晶振周期）将自定义电能寄存器（地址2B）的值装载到该寄存器，同时将自定义电能寄存器清零。
计量状态寄存器 此寄存器包括计量状态寄存器和校验和寄存器两部分。
EMUSTATUSRegister(EMUStatus)Address：0x2D只读寄存器 位 位名称 功能描述 23 保留 只读为
0 只读寄存器，表征VREF工作状态。
22VREFLOW=
1，表示REFV引脚的电压值过低，外部电路有异常； =
0，表示REFV引脚的电压值没有出现过低现象。
电流通道选择状态标识位。
=1表示当前用于计算有功电能的电流通道为通道B； 21 CHNSEL =0表示当前用于计算有功电能的电流通道为通道
A。
默认状态下该位为
0，标识选择通道A用于电能计量。
当自定义功率小于起动功率时，NoPld被置为1；当自定义功率大于 20 Noqld /等于起动功率时NoPLd清为
0。
当有功功率小于起动功率时，NoPld被置为1；当有功功率大于/等 19 Nopld 于起动功率时NoPLd清为
0。
反向自定义功率指示标识信号，当检测到负功率时，该信号为
1。
18 REVQ 当再次检测到正功率时，该信号为
0。
在QF发脉冲时更新该值。
反向有功功率指示标识信号，当检测到负有功功率时，该信号为
1。
17 REVP 当再次检测到正有功功率时，该信号为
0。
在PF发脉冲时更新该值。
校表数据校验计算状态寄存器。
16ChksumBusyChksumBusy=
0，表示校表数据校验和计算已经完成。
校验值可用。
ChksumBusy=
1，表示校表数据校验和计算未完成。
校验值不可用。
15:
0 Chksum校验和输出 EMUStatus[15:0]是RN8209专门提供一个寄存器来存放校表参数配置寄存器的16位校验 和，外部MCU可以检测这个寄存器来监控校表数据是否错乱。
校验和的算法为双字节累加后取反。
对于单字节寄存器PHSA/PHSB，将其扩展为双字节 后累加，扩展的字节为00H。
RN8209参与校验和计算的寄存器地址是00H-17H，RN8209D（选择为spi时）默认值 计算得到的校验和为0xEE79，当选择为UART口时，00H寄存器的高位只读位也参与校验和 计算，如果波特率为2400，那么校验和默认值为0xC079；如果波特率为4800，那么校验和 默认值为0xD879；如果波特率为9600，那么校验和默认值为0xE379；如果波特率为19200， 那么校验和默认值为0xE979。
RN8209C的校验和默认值为：0xD879。
以下三种情况下，重新开始一次校验和计算：系统复位、00H-17H某个寄存器发生写操 作、EMUStatus寄存器发生读操作。
一次校验和计算需要11.2us。
深圳市锐能微科技有限公司 page27of46 Rev1.7 Renergy2.12.4中断寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 中断配置和允许寄存器 该寄存器适用于SPI和UART。
当中断允许位配置为1且中断产生时，IRQ_N引脚输出低 电平。
写保护寄存器，配置该寄存器前需将写使能打开。
InterruptEnableRegister(IE)Address：0x40H默认值：0x00H可读可写 位位名称 功能描述
7 保留保留，读出为
0 6 FZIEFZIE=0：关闭电能冻结中断；=1：使能电能冻结中断
5 ZXIEZXIE=0：关闭过零中断；ZXIE=1：使能过零中断。
QEOIE=0：关闭自定义电能寄存器溢出中断；4QEOIE QEOIE=1：使能自定义电能寄存器溢出中断。
PEOIE=0：关闭有功电能寄存器溢出中断；3PEOIE PEOIE=1：使能有功电能寄存器溢出中断。
2 QFIEQFIE=0：关闭QF中断；QFIE=1：打开QF中断。
1PFIEPFIE=0：关闭PF中断；PFIE=1：打开PF中断。
DUPDIE=0：关闭数据更新中断；DUPDIE=1：使能数据更新中断。
0DUPDIE数据PowerPA/PowerPB、IARMS/IBRMS、URMS寄存器刷新的频率为 3.495Hz或13.982Hz，当上述数据更新时，IRQ_N引脚输出低电平。
中断状态寄存器 InterruptFlagRegister(IF)Address：0x41H只读 位位名称 功能描述 7Reserved保留，读出为
0 6 FZIFFZIF=0：未发生电能冻结事件；=1：发生过电能冻结事件
5 ZXIFZXIF=0：未发生过零事件；ZXIF=1：发生过零事件。
QEOIF=0：未发生自定义电能寄存器溢出事件；4QEOIF QEOIF=1：发生自定义电能寄存器溢出事件。
PEOIF=0：未发生有功电能寄存器溢出事件；3PEOIF PEOIF=1：发生有功电能寄存器溢出事件。
QFIF=0：未发生QF脉冲输出事件；
2 QFIF QFIF=1：发生QF脉冲输出事件。
PFIF=0：未发生PF脉冲输出事件；
1 PFIF PFIF=1：发生PF脉冲输出事件。
0DUPDIFDUPDIF＝0：未发生数据更新事件；DUPDIF＝1：发生数据更新事件。
IF适用于SPI和UART接口。
当某中断事件产生时，硬件会将相应的中断标志置
1。
IF中断标志的产生不受中断允许寄存器IE的控制，只由中断事件是否发生决定。
深圳市锐能微科技有限公司 page28of46 Rev1.7 RenergyIF为只读寄存器，读后清零。
单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 复位中断状态寄存器 ResetInterruptFlagRegister(RIF)Address： Bit7
6 5 Read:
0 FZIF RZXIF 该寄存器功能等同IF。
0x42H 4RQEOIF 3RPEOIF 2RQFIF 1RPFIF Bit0RDUPDIF 2.12.5系统状态寄存器 系统状态寄存器 SystemStatusRegister(SysStatus) Address：0x43H 只读 位位名称 功能描述 7-5Reserved只读，读出为
0. 写使能标志：=1允许写入带写保护的寄存器；
4 WREN =0不允许写入带写保护的寄存器 3Reserved只读，读出为
0. RN8209D串行通信类型选择引脚状态位，确定芯片的通信接口类型。
IS=
0，表示选择UART作为通信接口；IS=
1，表示选择SPI作为通信接
2 IS 口。
RN8209C：该位读出为
0. 命令复位标志。
当命令复位结束时，该位置
1。
读后清零。
可用于复位后1SOFTRST 校表数据请求。
硬件复位标志。
当外部RST_N引脚或者上电复位结束时，该位置
1。
读
0 RST 后清零。
可用于复位后校表数据请求。
SPI/UART读校验寄存器 RData(0x44H)寄存器保存前次SPI/UART读出的数据，可用于SPI/UART读出数据时的校验。
SPI/UART写校验寄存器 WData(0x45H)寄存器保存前次SPI/UART写入的数据，可用于SPI/UART写入数据时的校验。
2.12.6特殊命令 命令名称写使能命令写保护命令 命令寄存器0xEA0xEA 深圳市锐能微科技有限公司 数据0xE50xDC 使能写操作关闭写操作 page29of46 描述 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 电流通道A设置命令，指定当前用于计算有功电能 电流通道A选择命令 0xEA 0x5A 的电流通道为通道A；当写使能之后，系统才接受该命令；计量状态寄存器 中的CHNSEL寄存器位反映了该命令的执行结果。
电流通道B设置命令，指定当前用于计算有功电能 电流通道B选择命令 0xEA 0xA5 的电流通道为通道B；当写使能之后，系统才接受该命令；计量状态寄存器 中的CHNSEL寄存器位反映了该命令的执行结果。
命令复位，等效于外部PIN复位；当写使能之后，系 命令复位 0xEA 0xFA 统才接受该命令；建议客户CPU对计量初始化前先进行命令复位或者 PIN复位； 写保护的范围： 0x00h-0x17h校表参数配置寄存器、0x20h-0x21h快速脉冲寄存器、0x40h中断允许寄存 器，用特殊命令写使能后才能写入修改，具体命令格式如上表。
深圳市锐能微科技有限公司 page30of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 3校表方法 3.1概述 RN8209提供了丰富的校正手段实现软件校表，经过校正的仪表，有功和无功精度均可达0.5S级。
RN8209的校正手段包括： 电表常数(HFConst)可调提供A/B通道的增益校正和一致性校正提供A/B通道的相位校正提供A/B通道的有功、无功和有效值offset校正提供无功相位补偿提供小信号加速校正功能提供校表数据自动校验功能 3.2校表流程和参数计算 可利用标准电能表进行校表，有功和自定义能量脉冲PF/QF可以通过光耦直接连接到标准表上去，然后根据标准电能表的误差读数对RN8209进行校正。
3.2.1校表流程 校表开始 参数设置 有效值校正 A/B通道有功校正 校表结束图3-1校表流程 深圳市锐能微科技有限公司 page31of46 Rev1.7 Renergy3.2.2参数设置 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 参数设置开始 B通道ADCON设置 HFConst设置 ADC增益选择 起动电流设置 能量累加模式设置 参数设置结束 其他参数设置 图3-2参数设置流程HFConst参数计算： osci＝3.579545MHz时，HFConst的计算公式如下：HFConst＝INT[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]Vu：额定电压输入时，电压通道的电压（引脚上电压×放大倍数）Vi：额定电流输入时，电流通道的电压（引脚上电压×放大倍数）Un：额定输入的电压；Ib：额定输入的电流；EC：电表常数 3.2.3有功校正 A通道有功校正开始 功率增益校正APF=1.0 B通道有功校正开始 功率增益校正BPF=1.0 有功offset校正
A PF=1.0 相位校正APF=0.5L 有功offset校正
B PF=1.0 相位校正BPF=0.5L A通道有功校正结束 B通道有功校正结束 图3-3有功校正流程
1.A通道功率增益校正可通过配置GPQA寄存器实现，GPQA的计算方法如下：若标准表在A通道100％Ib、PF=1上读出误差为err： Pgain=−err1+err 如果Pgain>=
0，则GPQA=INT[Pgain*215]否则Pgain<
0，则GPQA=INT[216+Pgain*215] 深圳市锐能微科技有限公司 page32of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D B通道功率增益校正可通过配置GPQB寄存器实现，方法同GPQA。
2.A/B通道相位校正寄存器的计算方法： 若标准表在A/B通道，100％Ib，PF=0.5L上读出误差为err，则相位补偿公式： θ=Arcsin−err3 对50HZ，PHSA/B有0.020/LSB的关系，则有 如果θ>=
0，PHSA/B=INT(θ/0.020)如果θ<
0，PHSA/B=INT(2^8+θ/0.020)
3.有功offset校正是在外部噪声（PCB噪声，变压器噪声等等）较大，积分所得能量影响到小信号精度的情况下，提高小信号有功精度的一种有效手段。
若外部噪声对小信 号有功精度影响较小，该步骤可忽略。
3.2.4无功校正 无功校正开始 无功相位补偿校正 PF=0.5L，Imax 无功校正结束 无功offset校正 图3-4无功校正流程
1.无功相位补偿寄存器用于大信号条件下，U通道90°移相滤波器在无功计算中的相位补偿。
无功相位补偿寄存器计算方法如下：若标准表在A通道、Imax、PF=0.5L(30º)上读出误差为err，则：α=err/cot(θ)=err*0.5774。
如果α>=
0，则Qphs=INT[α*215]；如果α<
0，则Qphs=INT[216+α*215]注意由于Qphs计算需要A通道有功功率，所以该步校正必须在有功校正之后进行。
2.在外部噪声（PCB噪声，变压器噪声等等）较大，噪声积分所得能量影响到小信号无功精度的情况下，无功offset校正是提高小信号无功精度的一种有效手段。
若外部噪声对小信号无功精度影响较小，该步骤可忽略。
深圳市锐能微科技有限公司 page33of46 Rev1.7 Renergy3.2.5有效值校正 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 有效值校正开始 电流offset校正（I=0) 电压校正（额定电压） 电流校正（额定电流） 有效值校正结束 图3-5有效值校正流程说明：
1.电流offset校正可提高小信号电流有效值精度 IARMSOS寄存器计算过程：1）配置标准表台，使U=Un、电流通道输入Vi＝0；2）等待DUPDIF标识位更新（每秒3.4Hz左右刷新）；3）MCU取IARMS寄存器值，暂存；4）重复步骤2和3十一次，第一个数据可不要，MCU取后十个数据求平均得Iave；5）求Iave的平方Iave^2；6)求其32位二进制反码，取bit23~bit8填入IRMSOSbit15～bit0得IRMSOS；5)有效值offset校正结束IBRMS校正公式和IBRMSOS寄存器计算过程与此相同。
2.校好电流offset后，再进行A/B通道电流转换系数KiA/KiB以及电压转换系数Ku的校正，该步由MCU完成，计算过程如下：若额定电流Ib下IARMS寄存器读数为RMSIAreg，则KiA＝Ib/RMSIAreg其中KiA为额定输入时额定值与相应寄存器的比值。
B通道转换系数KiB和电压转换系数Ku的计算过程相同。
3.3举例 假设设计一块220v（Un）、5A（Ib）额定输入、表常数为3200（EC）的样表。
A通道电流采样使用350微欧的锰铜，通道A模拟通道增益为16倍；B通道电流采样使用互感器，选择通道B模拟增益为1倍；电压采用电阻分压输入，模拟通道增益为1倍，芯片引脚上电压值为0.22v。
1.计算HFConstVu＝0.22V;Vi＝5*0.00035*16＝0.028V;EC=3200;Un=220;Ib=
5.HFConst=[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]=2818取整后HFConst为B02H(2818)。
将该值写入HFCONST寄存器即可。
深圳市锐能微科技有限公司 page34of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D
2.A通道有功校正1）A通道增益校正 功率源上输出220v、5A、功率因数为1的信号，标准表上显示的误差为1.2％，则Pgain＝-0.012/(1+0.012)=-0.01186该数小于
0，需转换为补码，则-0.01186*2^15+2^16=0xFE7BH将FE7Bh写入GPQA寄存器，完成A通道增益校正。
2）A通道相位校正校完阻性增益后，将功率因数改为0.5L，标准表显示的误差为-0.4％，则θ=ArcSin（-(-0.004)/1.732）=ArcSin0.0023＝0.13230phs=INT[0.1323/0.02]=6取整后为0x06H，写入角度校正寄存器PHSA即可。
3)A通道有功OFFSET校正在电流输入为零的条件下，读取有功功率寄存器的值，0Xfffff50f，（可以读若干次取平均值），其32位补码为0x00000AF1，取后4位数0X0AF1写入有功偏置校正寄存器。
B通道有功校正和A通道类似。
3.无功校正1)无功相位补偿 有功校正完成后，无功只需进行相位补偿的校正。
在无功0.5L(30º)点，标准表显示的误差为-0.04％，则 α=-0.0004*0.577=-0.0002308<
0,Qphs=INT(2^16-0.0002308*2^15)=65528=0xfff8将十六进制数FFF8写入无功相位补偿寄存器。
2）无功Offset在电流输入为零的条件下，读取无功功率寄存器的值，0XFFFFF47D，（可以读若干次取平均值），其32位补码为0x00000B83，取后4位数0X0B83写入无功偏置校正寄存器。
4.有效值校正芯片提供了电流有效值偏置校正寄存器，在电流输入为零的条件下，读取电流有效值寄 存器的值为0x000483，（可以读若干次取平均值）十进制数为1155。
将其平方后求其反码：1155*1155=1334025=0x145B09，32位反码为0Xffeba4f6。
取中间4位数0xeba4写入电流有效值偏置校正寄存器。
转换系数计算由MCU完成。
深圳市锐能微科技有限公司 page35of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 4通信接口 RN8209D支持两种串行通信接口：SPI和UART。
RN8209C仅支持UART接口。
工作在从属方式 RN8209D的串行通信接口选择通过外部引脚IS设置SPI和UART接口均为5V/3.3V兼容 4.1SPI接口 4.1.1SPI接口信号说明 SCSN：SPI从设备片选信号，低电平有效，输入信号，内部悬空，建议外接上拉电阻。
SCSN由高电平变为低电平时，表示当前芯片被选中，处于通讯状态；SCSN由低电平变为高电平时，表示通讯结束，通讯口复位处于空闲状态。
SCLK：串行时钟输入脚，决定数据移出或移入SPI口的传输速率。
所有的数据传输操作均与SCLK同步，RN8209D在上升沿将数据从SDO引脚输出；主机在上升沿将数据从SDI引脚输出。
RN8209D和主机都在下降沿读取数据。
SDI：串行数据输入脚。
用于把主设备数据传输到RN8209D内部。
SDO：串行数据输出脚，用于把RN8209D数据输出给主设备。
SCSN为高时，为高阻。
4.1.2SPI帧格式 SPI帧包括读操作帧、写操作帧和特殊命令帧。
每一帧的传输过程如下：当RN8209D检测到SCSN下降沿，SPI进入通信方式，在此模式下，RN8209D等待MCU向命令寄存器传送命令字节。
命令寄存器是一个8bit宽的寄存器。
对于读写操作，命令寄存器的bit7用来确定本次数据传输操作的类型是读操作还是写操作，命令寄存器的bit6-0是读写的寄存器的地址。
对于特殊命令操作，命令寄存器的bit7-0固定为0xEAH。
写完命令寄存器，芯片解析和响应命令，开始本次数据传输。
数据传输结束后，SPI又进入通信模式，等待CPU向命令寄存器传送新的命令字节。
这三种类型SPI帧格式说明见表4-
1。
表4-1SPI帧格式 命令名称 命令寄存器 数据 描述 读命令 写命令写使能命令写保护命令 {
0,REG_ADR[6:0]} {
1,REG_ADR[6:0]}0xEA0xEA RDATA WDATA0xE50xDC 从地址为REG_ADR[6:0]的寄存器中读数据。
注意：读无效地址，返回值为00h。
向地址为REG_ADR[6:0]的寄存器中写数据。
深圳市锐能微科技有限公司 page36of46 Rev1.7 Renergy电流通道A选 择命令电流通道B选 择命令命令复位 4.1.3SPI写操作 0xEA0xEA0xEA 0x5A 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 参见2.11.6特殊命令章节。
0xA50xFA SCSNSCLKSDI t1
1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 写命令字节 DB7 DB0 最高有效字节 t2 DB7 DB0 最低有效字节 图4-1SPI写时序工作过程： 主机在SCSN有效后，先通过SPI写入命令字节（8bit，包含寄存器地址），再写入数据字节。
注意：
1．以字节为单位传输，高比特在前，低比特在后；
2．多字节寄存器，先传输高字节内容，再传输低字节内容；
3．主机在SCLK高电平写数据，从机在SCLK低电平取数据；
4．数据字节之间的时间t1要大于等于半个SCLK周期；
5．最后一个字节的LSB传送完毕，SCSN由低变高结束数据传输。
SCLK下降沿和SCSN 上升沿之间的时间t2要大于等于半个SCLK周期。
注意：有写保护功能的寄存器在写操作之前要先写入写使能命令。
4.1.4SPI读操作 t2 SCSN t1 SCLK SDISDO
0 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 读命令字节 DB7 DB0 最高有效字节 DB7 DB0 最低有效字节 图4-2SPI读时序工作过程： 主机在SCSN有效后，先通过SPI写入命令字节（8bit，包含寄存器地址），从机收到读命 深圳市锐能微科技有限公司 page37of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 令后，在SCLK的下降沿将数据按位从SDO引脚输出。
注意：
1．以字节为单位传输，高比特在前，低比特在后；
2．多字节寄存器，先传输高字节内容，再传输低字节内容；
3．主机在SCLK高电平写命令字节，从机在SCLK高电平将数据从SDO输出；
4．数据字节的时间t1要大于等于半个SCLK周期；
5．最后一个字节的LSB传送完毕，SCSN由低变高结束数据传输。
SCLK下降沿和SCSN上升沿之间的时间t2要大于等于半个SCLK周期。
4.1.5SPI接口可靠性设计 SPI接口可靠性设计包括以下方面：校验功能
1.提供校验寄存器EMUStatus(0x2DH)用于存放内部校表寄存器的校验和。
2.提供SPI读校验寄存器RData(0x44H)，保存前次SPI读出的数据。
3.提供SPI写校验寄存器WData(0x45H)，保存前次SPI写入的数据。
写保护功能对所有可读可写寄存器有写保护功能。
应用电路设计SPI传输信号线有可能受到干扰而出现抖动，需要外接电阻电容进行滤波。
参数的选择可根据需要确定。
10K SCSN SCLK 10欧 RN8209D 10PF MCU 10欧 SDI 10PF 10欧 SDO 10PF 图4-3SPI典型接线图 4.2UART接口 RN8209的UART接口主要特点如下：工作在从模式、半双工通讯、9位UART（含偶校验位），符合标准UART协议 深圳市锐能微科技有限公司 page38of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D RN8209D通过硬件管脚配置波特率：2400/4800/9600/19200bps四档可选RN8209C的波特率固定为4800帧结构包含校验和字节，安全可靠5V/3.3V兼容 4.2.1UART接口信号说明 TX：UART从机（RN8209）数据发送管脚；RX：UART从机（RN8209）数据接收管脚；B1/B0：波特率选择管脚，用于配置RN8209DUART波特率，B1/B0不同的配置会导致系统控制寄存器SYSCON[14:8]的值不同，对应关系如下图所示； 4.2.2UART数据字节格式 UART为9位异步通信口，发送、接收一个字节信息由11位组成，即起始位（StartBit，0）、数据位（低位在先）、1位偶校验位（ParityBit，第9数据位）和1位停止位（Bit，1）。
如下图所示： 深圳市锐能微科技有限公司 page39of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 图4-5UART数据字节格式 4.2.3UART帧格式 RN8209UART通讯帧格式如下图和表格所示： CMD DATA …… DATA CKSUM 最高有效字节 最低有效字节 名称CMD DATACKSM 解释命令字节，由主机端发送，CMD[7]:表示命令类别；
0，读操作，1:写操作；CMD[6:0]：表示被选中RN8209器件的内部寄存器地址若CMD[7]＝
1，而CMD[6:0]=0x6A，表示本次操作是特殊命令；数据字节；读操作由从机端发送，写操作由主机端发送若寄存器地址对应寄存器是多字节寄存器，先传最高有效字节；校验和字节；读操作由从机端发送，写操作由主机端发送校验和算法如下：CheckSum[7:0]=~(CMD[7:0]+DATAn[7:0]+……+DATA1[7:0])即将CMD和数据相加，抛弃进位，最后的结果按位取反； 命令名称 读命令 写命令写使能命 令写保护命 令命令复位 命令字节 {
0,REG_ADR[6:0]} {
1,REG_ADR[6:0]}0xEA0xEA0xEA 数据字节 RDATA WDATA0xE50xDC0xFA 描述从器件中的地址为REG_ADR[6:0]的寄存器读数据。
注意：读无效地址，返回值为00h。
向器件中的地址为REG_ADR[6:0]的寄存器写数据。
命令描述“参见2.11.6特殊命令章节。
” 4.2.4UART写操作 写操作由主机端发起，主机端发送命令字节，如果是写命令，从机继续接收主机随后依次发送的数据字节和校验和字节。
如下图所示： 深圳市锐能微科技有限公司 page40of46 Rev1.7 Renergy RN8209RX 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 主机对RN8209进行写操作 CMD DATA DATA …… DATA CKSUM CMD RN8209TX t1 t1 t1 t4 注意事项：1.9位UART，字节信息由11位组成，即起始位
（0）、数据位（低位在先）、1位偶校 验位（第9数据位）和1位停止位
（1）。
2.字节发送端计算并发送校验位，字节接收端根据校验位判断字节传送是否有效；如 果字节错误，随后的字节被认为是新的帧的开始；
3.多字节寄存器，先传输高字节内容，再传输低字节内容；
4.主机发送字节之间的时间t1，由主机端控制，RN8209没有限制，t1大于等于0ns；
5.帧之间的时间t4，由主机端控制，RN8209没有限制，t4大于等于0ns；
6.有写保护功能的寄存器在写操作之前要先写入写使能命令。
7.主机计算并发送校验和，从机根据校验和判断帧传送是否成功 4.2.5UART读操作 读操作由主机端发起，主机端先发送读命令字节，RN8209随后由TX发送读数据字节、读校验和字节。
如下图所示： 主机对RN8209进行读操作 RN8209BGRX CMD CMD RN8209BGTX DATA DATA …… DATA CKSUM t2 t3 t3 t4 注意事项：1.9位UART，字节信息由11位组成，即起始位
（0）、数据位（低位在先）、1位偶校 验位（第9数据位）和1位停止位
（1）。
2.字节发送端计算并发送校验位，字节接收端根据校验位判断字节传送是否有效；如 果字节校验错误，字节接收端认为当前帧错误并结束；
3.多字节寄存器，先传输高字节内容，再传输低字节内容；
4.主机发送字节之间的时间t1，由主机端控制，RN8209没有限制，t1大于等于0ns即 可；
5.主机发送字节和从机发送字节之间的时间t2，由从机控制，t2=T/2（T是每比特的传 送时间）；
6.从机发送字节之间的时间t3,由从机控制，t3=T（T是每比特的传送时间）；
7.帧之间的时间间隔t4，由主机端控制，RN8209没有限制，t4大于等于0ns即可；
8.主机计算并发送校验和，从机根据校验和判断帧传送是否成功 深圳市锐能微科技有限公司 page41of46 Rev1.7 Renergy4.2.6UART接口可靠性设计 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D UART接口可靠性设计包括以下方面：硬件管脚配置波特率，安全可靠UART数据字节传送具有位校验（偶校验）功能UART通讯帧传输具有校验和功能硬件管脚的配置的结果反映在寄存器中；寄存器校验功能
1.提供校验寄存器EMUStatus用于存放内部校表寄存器的校验和。
2.提供读校验寄存器RData，保存前次读出的数据。
3.提供写校验寄存器WData，保存前次写入的数据。
写保护功能对所有可读可写寄存器有写保护功能。
深圳市锐能微科技有限公司 page42of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 5电气特性 精度 测量项目 符号 (Vdd=AVdd=5V±5％，室温) 最小典型 最大 单位 有功电能测量误差 Err 有功电能测量带宽 BW 无功电能测量误差 Err 有效值测量误差 Err ±0.1%
7 kHz ±0.1% ±0.1% 模拟输入 最大信号电平
直流输入阻抗ADC失调误差-3dB带宽 输出电压温度系数输入阻抗 输入时钟频率范围 Vxn ±1000mV ZDC 300 kΩ DCoff
1 mV B-3dB
7 kHz 基准电压 (Vdd=AVdd=5V±５％，温度范围：-40℃～+85℃) Vref 1.25
V Tc 5
15 ppm/℃
4 kΩ 时钟输入 OSCI 13.58
4 MHz SPI接口速率UART接口速率 数字输入输出接口 1.2M Hz 2400 192000Hz RSTN、A0、A1输入高VIH 电平 0.7*-- vdd DVDD
V RSTN、A0、A1输入低电VIL 平 DGND-- 0.3*
V Vdd SDI/RX、SCLK/B0、VIH SCSN/B1输入高电平 2.5-- DVDD
V SDI/RX、SCLK/B0、VIL SCSN/B1输入低电平 DGND-- 1.7
V IRQN/ZX输出高电平VOH 4-- DVDD
V IRQN/ZX输出低电平VOL PF、QF、SDO输出高电VOH 平PF、QF、SDO输出低电 VOL平 ---- 0.5
V 4-- DVDD
V DGND-- 0.5
V 电源 测试条件和注释常温8000:1的动态范围OSCI=3.579545MHz常温8000:1的动态范围常温1000:1的动态范围 OSCI=3.579545MHz DVdd=5V，-40-85℃DVdd=5V，-40-85℃DVdd=5V，-40-85℃DVdd=5V，-40-85℃DVdd=5V，室温；Isource=3.5mADVdd=5V，室温；Isink=8mADVdd=5V，室温;Isource=5mADVdd=5V，室温Isink=12mA 深圳市锐能微科技有限公司 page43of46 Rev1.7 Renergy 模拟电源 AVDD 数字电源 模拟电流1模拟电流2数字电流 DVDD AIdd1AIdd2DIdd 数字电源电压 模拟电源电压 DVDDtoDGNDDVDDtoAVDDV1P,V1N,V2P,V2N,V3P,V3N数字输入电压相对于GND数字输出电压相对于GND模拟输入电压相对于AGND工作温度范围 存储温度范围 DVDDAVDD VINDVoutDVINATATstg 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 4.5 5.5
V 5V±10% 或3.3V±10% 4.5 5.5
V 5V±10% 或3.3V±10% 1.5 mA 通道B
ADC不打开 1.8 mA 通道BADC打开 1.3 mAOSCI=3.579545MHz 极限参数 -0.3 -- ＋
7 V -0.3 -- ＋
7 V -0.3 -- ＋
7 V -0.3 +0.3
V -
6 +
6 V -0.3 -- DVDD +0.3
V -0.3 -- DVDD +0.3
V -0.3 -- AVDD +0.3
V -40 -- 85 ℃ -65 -- 150 ℃ 深圳市锐能微科技有限公司 page
44of46 Rev1.7 Renergy 6芯片封装 RN8209D-SSOP24芯片封装尺寸： 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D SYMBOL AA1A2A3bb1cc1DEE1eLL1θ MILLIMETER MIN NOM --- --- 0.05 0.15 1.30 1.50 0.57 0.67 0.29 --- 0.28 0.30 0.15 --- 0.14 0.15 8.00 8.20 7.60 7.80 5.10 5.30 0.65BSC 0.75 0.90 1.25BSC
0 ----- 深圳市锐能微科技有限公司 page
45of46 MAX1.850.251.700.770.370.330.200.168.408.005.50 1.05 8º Rev1.7 RenergyRN8209C-SOP16L芯片封装尺寸： 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D SYMBOL AA1A2A3bb1cc1DEE1ehLL1
5 --- 0.8 1.05BSC
0 ----- 8º 深圳市锐能微科技有限公司 page46of46 Rev1.7
7 V1.5 2015-1-29 V1.6 2016-2-15 V1.7 2017-9-15 单相多功能防窃电专用计量芯片
RN8209C/RN8209D 版本更新说明 修改内容创建修改文字错误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；3.2.2hfconst计算公式修改HFConst=INT[14.8528*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]改为：HFConst=INT[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]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。
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角标对应。
修改手册页脚版本为Rev1.5。
1)P13,修正2.7能量计算HFConst地址笔误0X03为0X022)P17,系统控制寄存器SYSCON的bit5：4的“PGAIB”的PGAIB1的第4行第1列，（，1），改为（1,1）3)P23页2.12.3计量参数寄存器有功电能寄存器溢出标志位POIF修正为PEOIF及无功电能寄存器溢出标志位QOIF修正QEOIF4)P34,3.3举例HFConst计算式修正为HFConst=[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]=2818，以及无功校正Qphs计算式的修正1)为2.12.1寄存器列表中采样寄存器，增加更新速率及采样位数说明 深圳市锐能微科技有限公司 page2of46 Rev1.7 Renergy 目录 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 1
芯片介绍..........................................................................................................................................
41.1芯片特性..............................................................................................................................41.2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..........................................................................................................................................
92.1电源监测..............................................................................................................................92.2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............................................................................................................................
112.6有效值................................................................................................................................122.7能量计算............................................................................................................................12
2.8通道切换............................................................................................................................13
2.9频率测量............................................................................................................................13
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
4.1SPI接口.............................................................................................................................36
4.2UART接口........................................................................................................................38 5
电气特性........................................................................................................................................43
6芯片封装........................................................................................................................................45 深圳市锐能微科技有限公司 page
3of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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IEC62053-22：2003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15mW@5V、8mW@3.3V内置1.25V±1%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。
深圳市锐能微科技有限公司 page4of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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 AVDDAGND OSCIOSCO ISSDO/TXSDI/RXSCLK/B0SCSN/B1 电源监控 时钟控制 Ctrl®bus 串行接口 X1X2X8X16 fadc V1P + PGA ADC 通道A有功功率 V1N - 通道B有功功率 X1X2X4 V2P + PGA fadc ADC 无功功率 V2N - 通道A有效值 X1X2X4 fadcfemu 通道B有效值 V3P + PGA ADC 电压有效值 V3N - 电压线频率 1.25VRREF 用户自定义功率 EMU CONTROL®ISTERS 脉冲生成器 REFV 图1-1系统框图 DGNDDVDD RST_
N 1.4管脚定义 IRQ_N/ZX PFQF AVDD
1 RST_
N 2 NC
3 V1P
4 V1N
5 V2P
6 V2N
7 V3P
8 V3N
9 REFV 10 AGND 11 IS 12 RN8209D IS=
0 24
QF23PF22IRQ_N/ZX21NC20OSCO19OSCI18DVDD17DGND16B115B014RX/RST_N13TX AVDD
1 24QF RST_
N 2 23PF NC
3 22IRQ_N/ZX V1P
4 21NC V1N
5 20OSCO V2P 6RN8209D19OSCI V2N
7 18DVDD V3P
8 17DGND V3N
9 16SCSN REFV 10 15SCLK AGND 11 14SDI IS 12 IS=
1 13SDO 图1-2RN8209D-SSOP24管脚排列图表1-1RN8209D-SSOP24管脚功能说明 深圳市锐能微科技有限公司 page5of46 Rev1.7 Renergy 引脚 标识
1 AVDD 234，
5 RST_NNC V1P,V1N 6，7V2P,V2N 8，9V3P,V3N 10 REFV 11 AGND 12 IS 13SDO/TXSDI/RX 14/RST_
N 15SCLK/B0 16SCSN/B1 17 DGND 18 DVDD 19 OSCI 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 特性电源输入NC输入输入输入输入/输出电源输入 输出 输入 输入 输入电源电源输入 功能描述 模拟电源引脚。
用于给芯片模拟部分供电。
该引脚应外接10µF电容 并联0.1µF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。
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的去耦电容。
不连接。
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。
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。
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。
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1µF电 容并联0.1µF电容进行去耦。
模拟地。
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。
SDO和TX复用引脚。
当IS=1时，该引脚为SPI串行数据输出SDO。
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。
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。
当IS=1时，该引脚为SPI串行时钟输入，3.3V/5V兼容引脚。
当IS=0时，B0和B1，选择为UART接口时作为波特率选择引脚： {B1,B0}=002400波特率 {B1,B0}=014800波特率 {B1,B0}=109600波特率 {B1,B0}=1119200波特率 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。
数字地。
数字电源引脚。
用于给芯片数字部分供电。
该引脚应外接10µF电容并联0.1µF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。
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~22pF，内部已有约4M欧姆 深圳市锐能微科技有限公司 page6of46 Rev1.7 Renergy 20 OSCO 21 NC 22IRQ_N/ZX 23 PF 24 QF 输出NC输出输出 输出 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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。
外部晶体的输出端。
不连接。
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。
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。
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。
OSCOPFQFAVDDV1PV1NV2PV2N
1 16OSCI
2 15DVDD
3 14GND 4RN8209C13RX/RST_
N 5 12TX
6 11REFV
7 10V3N
8 9V3P 图1-3RN8209C-SOP16L管脚排列图 引脚 标识
1 OSCO
2 PF
3 QF
4 AVDD 5，6V1P,V1N 7，8V2P,V2N 9，1011 V3P,V3NREFV 特性输出输出输出 电源 输入输入输入输入/ 表1-2RN8209C管脚功能说明功能描述 外部晶体的输出端。
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。
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。
模拟电源引脚。
用于给芯片模拟部分供电。
该引脚应外接10µF电容并联0.1µF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。
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。
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。
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。
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 深圳市锐能微科技有限公司 page7of46 Rev1.7 Renergy 12 TX 13RX/RST_
N 14 GND 15 DVDD 16 OSCI 输出输出输入地电源 输入 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 引脚上。
无论使用内部还是外部基准源，该引脚应使用最少1µF电容并联0.1µF电容进行去耦。
该引脚为UART的数据输出端TX。
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。
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。
数字电源引脚。
用于给芯片数字部分供电。
该引脚应外接10µF电容并联0.1µF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。
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 负载 + CPU +5v 10K 0.1UF 10欧 10UF 0.1UF +5v 10UF 0.1UF100欧 100欧1K 1K1~2M 1K 330nF330nF 33nF33nF 33nF /RSTAVDDDVDD V1P RN8209 单相防窃电VV12NP计量芯片 V2N V3P CLKIN IRQ_NSPI/UART PFQF 15~22pF V3N CLKOUT 1K33nFREFAGNDDGND15~22pF 3.579545MHz 单片机 0.1UF 1~10UF LCD显示模块通讯模块EEPROM
N L 220V 备注：
1.电压采样的分压电阻选择为1~2M欧姆，一般采用６～８个１２０６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１００欧/３３０nF 图1-4单相防窃电表典型应用 深圳市锐能微科技有限公司 page8of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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±0.1V时芯片被复位，当电源电压高于2.75V±0.1V时芯片正常工作。
AVDD5V 2.75V2.6V 0V 内部复位复位 运行 复位 运行 Time 复位 Time 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， 深圳市锐能微科技有限公司 page9of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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。
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(SYSCON0x00H)中的bit5~bit0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 PhsA 电流A采样值 相位校正 DCIA + DCU 电压 采样值+ 电流B采样值 相位校正 DCIB + 高通滤波 DataIA 高通滤波 Pm1A DataU 高通滤波 APOSA + +Pm1B 增益校正 DataIB APOSB GPQA Pm2A DATAPA 功率计算 Pm2B 功率计算 DATAPB GPQB PowerPA PowerPAPowerPB PowerPB PhsB CHNSEL IBGain CHNSEL PowerPAPowerPB MUX |PowerP| PStart[15:0] Compare NoPLd DATAPADATAPB MUX DATAP 用于有功能量计量 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。
深圳市锐能微科技有限公司 page10of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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，同时需要将高通滤波器关闭。
2.5无功功率 DataU 移相90度DataUT DataIADataIB 选择CHNSEL DataI RPOSA/RPOSBGPQA/GPQB +Qm1 +Qm2 Qm3 Qc －DataQ QPhsCal DataP Qc DataQ 功率计算 用于无功能量计量 |PowerQ|QStart[15:0] PowerQ Compare NoQLd 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。
深圳市锐能微科技有限公司 page11of46 Rev1.7 Renergy 2.6有效值 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D DataIADataIBDataU IARMSOS + IBRMSOS + 开平方开平方 开平方 IARMSIBRMSURMS 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3.495HZ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 CHNSEL PRun PStart DATAPADATAPB MUX DataPPMOD DATAQDATAPBPA+PB MUX DataD D2FP D2FMDMOD 脉冲生成器 HFConstCFSU脉冲生成器 DRun DStart PFEnergyP EnergyP2QF EnergyDEnergyD2 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： 深圳市锐能微科技有限公司 page12of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D t1t2 t190mst2---- 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。
t/t、HFConst、脉冲输出、能量寄存器的关系：当2*|t|(0x20H)=HFConst(0x02H)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*|t|(0x21H)=HFConst(0x02H)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以及PStart/DStart的控制。
当PRun=0或者|P|小于PStart时，PF不输出脉冲，t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，t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CFSU[1:0]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。
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(UFreq0x25H2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(UFreq20x353字节)，测量基波频率，最小测量频率为1Hz，测量带宽250Hz。
深圳市锐能微科技有限公司 page13of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 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RN8209DRIF，清IF和RIF中断标志；
2.配置RN8209DIE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。
深圳市锐能微科技有限公司 page14of46 Rev1.7 RenergyIRQ_
N 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D MCUISR程序 跳到关中断读RIF寄存器判断中断源执行相应中断开中断恢复现场 ISR保存现场 处理程序返回目标地址 IE允许的中断事件发生 跳到ISR IE允许的中断事件发生 2.12寄存器 图2-6RN8209D中断处理过程 2.12.1寄存器列表 地址 名称 00HSYSCON01HEMUCON02HHFConst03HPStart04HDStart05HGPQA06HGPQB07HPhsA08HPhsB09HQPhsCal0AHAPOSA0BHAPOSB0CHRPOSA0DHRPOSB0EHIARMSOS0FHIBRMSOS10HIBGain 11HD2FPL 12HD2FPH 13HDCIAH14HDCIBH15HDCUH R/W R/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/W R/W R/W R/W R/W R/W 表2-3RN8209寄存器列表 字长复位值 功能描述 校表参数和计量控制寄存器
2 0003h 系统控制寄存器，写保护
2 0003h 计量控制寄存器，写保护
2 1000h 脉冲频率寄存器，写保护
2 0060h 有功起动功率设置，写保护
2 0120h 自定义电能起动功率设置，写保护
2 0000h 通道A功率增益校正寄存器，写保护
2 0000h 通道B功率增益校正寄存器，写保护
1 00h 通道A相位校正寄存器，写保护
1 00h 通道B相位校正寄存器，写保护
2 0000h 无功相位补偿，写保护
2 0000h 通道A有功功率Offset校正寄存器，写保护
2 0000h 通道B有功功率Offset校正寄存器，写保护
2 0000h 通道A无功功率Offset校正寄存器，写保护
2 0000h 通道B无功功率Offset校正寄存器，写保护
2 0000h 电流通道A有效值Offset补偿，写保护
2 0000h 电流通道B有效值Offset补偿，写保护
2 0000h 电流通道B增益设置，写保护
2 0000h 自定义功率寄存器D2FP的低16bit，写保
护 自定义功率寄存器D2FP的高16bit，用户
2 0000h 需要先写D2FPH，再写D2FPL，然后D2FP 才进行电能积分，写保护。
2 0000h IA通道直流offset校正寄存器的高16bit，
写保护
2 0000h IB通道直流offset校正寄存器的高16bit，写保护
2 0000h U通道直流offset校正寄存器的高16bit，写 深圳市锐能微科技有限公司 page15of46 Rev1.7 Renergy 16HDCL R/W2 17HEMUCON2R/W2 20HPFCnt21Ht22HIARMS23HIBRMS24HURMS25HUFreq26HPowerPA27HPowerPB28HPowerQ R/W2 R/W2
R 3
R 3
R 3
R 2
R 4
R 4
R 4 29HEnergyP
R 3 2AHEnergyP2R
3 2BHEnergyDR
3 2CHEnergyD2R
3 2DHEMUStatusR
3 30HSPL_IA
R 3 31HSPL_IB
R 3 32HSPL_
U R
3 35HUFreq2
R 3 40HIE41HIF42HRIF 43HSysStatus44HRData45HWData R/W1
R 1
R 1
R 1
R 4
R 2 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 保护 三个直流offset校正寄存器的低4bit： 0000h DCL[11:0]={DCU[3:0],DCIBL[3:0],DCIA L[3:0]}
，写保护 0000h 计量控制寄存器
2，写保护 计量参数和状态寄存器 0000h 快速有功脉冲计数，写保护 0000h 自定义电能快速脉冲计数，写保护 000000h 通道A电流的有效值 000000h 通道B电流的有效值 000000h 电压有效值 0000h 电压频率 00000000h
有功功率
A 00000000h有功功率
B 00000000h无功功率 有功能量，读后清零、不清零可选，默认 000000h为读后不清零，由EnergyCLR寄存器位 控制。
000000h 有功能量，读后清零寄存器、冻结电能寄存器可选，默认为读后清零寄存器 无功能量或自定义能量，读后清零、不清 000000h 零可选，默认为读后不清零，由 EnergyCLR寄存器位控制。
无功能量或自定义能量，读后清零寄存器 000000h 、冻结电能寄存器可选，默认是读后清零 寄存器 00EE79h
计量状态及校验和寄存器 IA通道ADC采样值，20位有符号数，采用 000000h 补码格式，最高位为符号位。
数据刷新率 为14KHz IB通道ADC采样值，20位有符号数，采用 000000h
补码格式，最高位为符号位。
数据刷新率 为14KHz U通道ADC采样值，20位有符号数，采用 000000h 补码格式，最高位为符号位。
数据刷新率 为14KHz 000000h 电压频率寄存器
2，扩展了测频范围，50Hz
时读出值同UFreq(0x25H) 中断寄存器 00h 中断允许寄存器，写保护 00h 中断标志寄存器，读后清零 00h 复位中断状态寄存器，读后清零 系统状态寄存器 -- 系统状态寄存器 -- 上一次SPI/UART读出的数据 -- 上一次SPI/UART写入的数据 深圳市锐能微科技有限公司 page
16of46 Rev1.7 Renergy 7FHDeviceIDR
3 2.12.2校表参数寄存器 820900h 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D RN8209DeviceID 系统控制寄存器SYSCON(0x00) SYSTEMControlRegister(SYSCON)Address:0x00HDefaultValue:0003H 位 位名称 功能描述 15 保留 默认为
0，不要对该位写
1 UART波特率选择，只读，其值由硬件管脚B1和B0决定。
{B1,B0}=00,Uadrbr=7’h2E,2400波特率 {B1,B0}=01,Uadrbr=7’h16,4800波特率 {B1,B0}=10,Uadrbr=7’h0B,9600波特率 14-8Uartbr[6:0]{B1,B0}=11,Uadrbr=7’h05,19200波特率 只在通信口选择为UART时有意义，在选择为SPI时读出为
0。
请注意：uartbr[6:0]参与校验和计算，在通信口选择为uart时会 影响到校验和计算结果。
RN8209C固定为4800波特率。
7 保留 默认为
0，不要对该位写
1 ADC2ON=1：表示ADC电流通道B开启；=0：表示ADC电流通
6 ADC2ON 道B关闭，ADC输出恒为
0。
电流通道B模拟增益选择: PGAIB1PGAIB0电流通道
B 05-4PGAIB[1:0]
0 0 PGA=
1 1 PGA=
2 1
0 PGA=
4 1
1 PGA=
4 电压通道模拟增益选择: PGAU1PGAU0电压通道 03-2PGAU[1:0]
0 0 PGA=
1 1 PGA=
2 1
0 PGA=
4 1
1 PGA=
4 电流通道A模拟增益选择，默认值为16倍。
PGAIA1PGAIA0电流通道
A 01-0PGAIA[1:0]
0 0 PGA=
1 1 PGA=
2 1
0 PGA=
8 1
1 PGA=16 深圳市锐能微科技有限公司 page17of46 Rev1.7 Renergy计量控制寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 计量控制寄存器用于计量功能的设置。
EnergyMeasureControlRegister(EMUCON)Address:0x01HDefaultValue:0003H 位 位名称 功能描述 默认为
0 15EnergyCLR=0：29/2B电能寄存器为累加型； =1：29/2B电能寄存器为读后清零型； HPFIBOFF=0：使能IB通道数字高通滤波器14HPFIBOFF HPFIBOFF=1：关闭IB通道数字高通滤波器 自定义能量累加方式选择： QMOD1QMOD0累加功率Qm
0 0 Qm=DataQ，正反向功率都参与累加， 负功率有REVQ符号指示。
13-12QMOD[1:0]
0 1 只累加正向功率
1 0 Qm=|DataQ|，正反向功率都参与累加， 无负功率符号指示。
1 1 Qm=DataQ(保留) 11-10
PMOD[1:0]有功能量累加方式选择：同上表自定义能量累加方式。
ZX输出初始值为
0，根据ZXD1和ZXD0的配置输出不同的波形：
9 ZXD1ZXD1=
0，表示仅在选择的过零点处ZX输出发生变化； ZXD1=
1，表示在正向和负向过零点处ZX输出均发生变化。
ZXD0=
0，表示选择正向过零点作为过零检测信号；
8 ZXD0 ZXD0=
1，表示选择负向过零点作为过零检测信号。
ZXCFG=0：引脚IRQ_N/ZX作为IRQ_
N。
7 ZXCFG ZXCFG=1：引脚IRQ_N/ZX作为ZX。
HPFIAOFF=0：使能IA通道数字高通滤波器
6 HPFIAOFF HPFIAOFF=1：关闭IA通道数字高通滤波器 HPFUOFF=0：使能U通道数字高通滤波器
5 HPFUOFF HPFUOFF=1：关闭U通道数字高通滤波器 CFSUEN是PF/QF脉冲输出加速模块的控制位，CFSUEN=
1，使能脉
4 CFSUEN冲加速模块，脉冲的输出速率提高2^（CFSU[1:0]＋1）倍。
CFSUEN=
0， 关闭脉冲加速模块，脉冲正常输出。
3,2CFSU[1:0]该位和CFSUEN配合使用。
见CFSUEN说明。
DRUN=
1，使能QF脉冲输出和自定义电能寄存器累加；
1 DRUNDRUN=
0，关闭QF脉冲输出和自定义电能寄存器累加。
默认状态为
1。
PRUN=
1，使能PF脉冲输出和有功电能寄存器累加；
0 PRUN PRUN=
0，关闭PF脉冲输出和有功电能寄存器累加。
默认状态为
1。
深圳市锐能微科技有限公司 page18of46 Rev1.7 Renergy脉冲频率寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D HighFrequencyImpulseConstRegister(HFConst) Address:0x02HDefaultValue:1000H Bit15 14 13 12 11 10
9 Bit8 Read:Write: HFC15 HFC14 HFC13 HFC12 HFC11 HFC10 HFC9 HFC8 Reset:
0 0
0 1
0 0
0 0 : Bit7
6 5
4 3
2 1 Bit0 Read
Write: HFC7 HFC6 HFC5 HFC4 HFC3 HFC2 HFC1 HFC0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 0 HFConst
是16位无符号数，做比较时，将其与快速脉冲计数寄存器PFCNT/DFCNT寄存器值的绝对值的2倍做比较，如果大于等于HFConst的值，那么就会有对应的PF/QF脉冲输出。
潜动与启动阈值寄存器 StartPowerThresholdSetupRegister(PStart) Address:0x03hDefaultValue:0060H Bit15 14 13 12 11 10
9 Bit8 Read: PS15 PS14 PS13 PS12 PS11 PS10 PS9 PS8 Write: Reset:
0 0
0 0
0 0
0 0 Bit7
6 5
4 3
2 1 Bit0 Read: PS7 PS6 PS5 PS4 PS3 Write: PS2 PS1 PS0 Reset:
0 1
1 0
0 0
0 0 StartPowerThresholdSetupRegister(DStart) Address:0x04hDefaultValue:0120H Bit15 14 13 12 11 10
9 Bit8 Read:Write: QS15 QS14 QS13 QS12 QS11 QS10 QS9 QS8 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 1 Bit7
6 5
4 3
2 1 Bit0 Read:QS7 Write: QS6 QS5 QS4 QS3 QS2 QS1 QS0 Reset:
0 0
1 0
0 0
0 0 启动阈值可由PStart和DStart寄存器配置。
它们是16位无符号数，做比较时，将其分别与PowerP和DataD(为32bit有符号数)的高24位的绝对值进行比较，以作起动判断。
|PowerP|小于PStart时，PF不输出脉冲。
|DataD|小于DStart时，QF不输出脉冲。
深圳市锐能微科技有限公司 page19of46 Rev1.7 Renergy增益校正寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D PowerGainRegisterA(GPQA) Bit15 14 Read:Write: GPQA_15 GPQA_14 Reset:
0 0 Address:0x05h13 DefaultValue:0000H 12…
3 GPQA_13 GPQA_12…GPQA_
3 0
0 2GPQA_2
0 1GPQA_1
0 Bit0GPQA_0
0 PowerGainRegisterB(GPQB) Address:0x06hDefaultValue:0000H Bit15 14 13 12…
3 2
1 Bit0 Read:Write: GPQB_15 GPQB_14 GPQB_13 GPQB_12…GPQB_
3 GPQB_
2 GPQB_
1 GPQB_
0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 包括两个寄存器：GPQA
和GPQB，为二进制补码格式，最高位为符号位。
GPQA用于电流通道A和电压通道有功功率的校正。
GPQB用于电流通道B和电压通道有功的增益校正。
校正公式为：P1=P0(1+GPQS) Q1=Q0(1+GPQS)其中GPQS为增益校正寄存器的归一化值。
使用方法见第三章校表方法。
相位校正寄存器 PhaseCalibrationRegisterA(PhsA) Bit7
6 Read:Write: PhsA_
7 PhsA_
6 Reset:
0 0 Address:0x07H5 DefaultValue:00H
4 3 PhsA_
5 PhsA_
4 PhsA_
3 0
0 0 2PhsA_2
0 1PhsA_1
0 Bit0PhsA_0
0 PhaseCalibrationRegisterB(PhsB)Address:0x08HDefaultValue:00H Bit7
6 5
4 3
2 1 Bit0 Read:Write: PhsB_
7 PhsB_
6 PhsB_
5 PhsB_
4 PhsB_
3 PhsB_
2 PhsB_
1 PhsB_
0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 0 包括IA和U通道的相位校正PhsA以及IB和U通道的相位校正PhsB。
这两个寄存器均为带符号二进制补码，Bit0～bit7有效，其中bit7为符号位。
使用方法见第三章校表方法。
1LSB代表1/895khz＝1.12us/LSB的延时，在50HZ下，1LSB代表1.12us*360o*50/10^6＝0.02o、/LSB相位校正。
相位校正范围：50HZ下，±2.56o请注意：计量控制寄存器2（EMUCON2地址：0x17H）新增两个寄存器位，可将相位校正刻度提升至0.01o 深圳市锐能微科技有限公司 page20of46 Rev1.7 Renergy无功相位补偿寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D ReactivePowerPhaseCalibrationRegister(QPhsCal)Address:09H DefaultValue:0000H Bit15 14 13 12..3
2 1 Bit0 Read:Write: QPC15 QPC14 QPC13 QPC12..QPC3 QPC2 QPC1 QPC0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 0 无功相位补偿寄存器用于U通道90°移相滤波器在无功计算中的相位补偿。
无功相位补偿寄存器采用十六位二进制补码形式，最高位为符号位。
使用方法见第三章校表方法。
校正公式：Q2=Q1-QPhs*P1其中P1为有功功率，Q1为补偿前的无功功率，Q2为补偿后的无功功率。
有功Offset校正寄存器 ActivePowerOffsetRegisterA(APOSA) Bit15 14 Read:Write: APOSA_15 APOSA_14 Reset:
0 0 Address:0AH13 DefaultValue:0000H 12…
3 APOSA_13APOSA_12…APOSA_
3 0
0 2APOSA_2
0 1 Bit0 APOSA_1APOSA_
0 0
0 ActivePowerOffsetRegisterB(APOSB)Address:0BHDefaultValue:0000H Bit15 14 13 12…
3 2
1 Bit0 Read:Write: APOSB_15 APOSB_14 APOSB_13APOSB_12…APOSB_
3 APOSB_2APOSB_1APOSB_
0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 有功OFFSET校正适合小信号的精度校正。
这两个寄存器均为二进制补码格式，最高位为符号位。
使用方法见第三章校表方法。
APOSA寄存器为电流通道A和U通道有功功率Offset值。
APOSB寄存器为电流通道B和U通道有功功率Offset值。
无功Offset校正寄存器 RectivePowerOffsetRegister(RPOSA) Bit15 14 Read:Write: RPOSA_15 RPOSA_14 Reset:
0 0 Address:0CH13 RPOSA_130 DefaultValue:0000H 12…3RPOSA_12…RPOSA_3
0 2RPOSA_2
0 1 Bit0 RPOSA_1RPOSA_
0 0
0 RectivePowerOffsetRegister(RPOSB) Bit15 14 Read:RPOSB_15RPOSB_14 Address:0DH13 RPOSB_13 DefaultValue:0000H 12…3RPOSB_12…RPOSB_
3 2RPOSB_
2 1RPOSB_
1 Bit0RPOSB_
0 深圳市锐能微科技有限公司 page21of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D Write: Reset:
0 0
0 0
0 0
0 无功Offset校正寄存器用于无功小信号精度的校正。
这两个寄存器均为二进制补码格式，最高位为符号位。
使用方法见第三章校表方法。
RPOSA寄存器为电流通道A和U通道无功功率Offset值。
RPOSB寄存器为电流通道B和U通道无功功率Offset值。
有效值Offset校正寄存器 IARMSOffsetRegister(IARMSOS) Bit15 14 Read:Write: IARMS_15 IARMS_14 Reset:
0 0 Address:0EH13 DefaultValue:0000H 12…
3 2
1 Bit0 IARMS_13 IARMS_12…IARMS_3IARMS_2IARMS_1IARMS_
0 0
0 0
0 0 IBRMSOffsetRegister(IBRMSOS) Address:0FHDefaultValue:0000H Bit15 14 13 12…
3 2
1 Bit0 Read:Write: IBRMS_15 IBRMS_14 IBRMS_13 IBRMS_12…IBRMS_3IBRMS_2IBRMS_1IBRMS_
0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 有效值Offset校正寄存器用于电流有效值小信号精度的校正。
这两个寄存器均为二进制补码格式，最高位为符号位。
使用方法见第三章校表方法。
IARMSOS寄存器为电流A有效值Offset值，IBRMSOS寄存器为电流B有效值Offset值。
电流通道B增益设置 CurrentBGainRegister(IBGain) Address:10HDefaultValue:0000H Bit15 14 13 12…
3 2
1 Bit0 Read:Write: IBG15 IBG14 IBG13 IBG12…IBG3 IBG2 IBG1 IBG0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 电流通道
B增益设置寄存器用于防窃电表两路电流通道的一致性校正。
一致性校正在100％Ib一点校正。
使用方法见第三章校表方法。
通道B电流增益寄存器采用二进制补码形式，最高位为符号位，表示范围(-
1,+1)。
如果IBGain>=2^15，则GainI2=(IBGain-2^16)/2^15否则GainI2=IBGain/2^15校正之前I2a，校正之后I2b，两者关系为：I2b=I2a+I2a*GainI2 深圳市锐能微科技有限公司 page22of46 Rev1.7 Renergy自定义功率寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 自定义功率寄存器是32位有符号数，由D2FPH(0x12H)和D2FPL(0x11H)共同组成，其中D2FPH为高16bit，D2FPL为低16bit。
D2FPH的最高位是符号位。
如D2FM寄存器(EMUCON2的bit5~4)配置为自定义功率，当用户往自定义功率寄存器写入功率值，RN8209会自动按照脉冲常数设置进行积分，积分得到的电能存放在EnergyD(0x2BH)和EnergyD2(0x2CH)，积分得到的脉冲从QF管脚输出。
用户需要先写D2FPH，再写D2FPL，然后D2FP才生效。
直流偏置校正寄存器 RN8209新增三个通道的直流偏置校正寄存器，用于不需要高通滤波器的计量场合。
每个通道的直流偏置校正寄存器为20位。
直流偏置校正的方法见RN8209应用笔记。
计量控制寄存器
2 EnergyMeasureControlRegister2(EMUCON2)Address:0x17HDefaultValue:0000H 位 位名称 功能描述 15~14 保留 默认为
0，用户不可写
1 =00:频率测量的时间为32个周波； 13,12FreqCnt =01:频率测量的时间为4个周波；=10:频率测量的时间为8个周波; =11:频率测量的时间为16个周波； 11,10 保留 默认为
0 可作为最低位与PhsB(0x08H)寄存器共同组成一个9位的相位校正寄 9PhsB0 存器，将相位校正分辨度从0.02度提高到0.01度。
当该寄存器为
0 时，对相位校正不起作用。
可作为最低位与PhsA(0x07H)寄存器共同组成一个9位的相位校正寄 8PhsA0 存器，将相位校正分辨度从0.02度提高到0.01度。
当该寄存器为
0 时，对相位校正不起作用。
=
0，功率及有效值寄存器更新速度为3.495Hz；7UPMODE =
1，功率及有效值寄存器更新速度为13.982Hz； =
0，过零信号输出源为正常计量的电压信号，谐波没有滤除；6ZXMODE =
1，过零信号输出源为低通滤波后的电压信号。
=00:自定义电能输入选择为无功功率； =01:自定义电能输入选择为通道A和通道B有功功率的矢量和；5,4D2FM[1:0] =10:自定义电能输入选择为自定义功率寄存器D2FP; =11:自定义电能输入选择为通道B有功功率； =
0，电能寄存器2不启用定时冻结功能，默认为读后清零寄存器。
3Energy_fz=
1，电能寄存器2（地址2A和2C）启用定时冻结功能，每隔572.1397 毫秒（2048*1024个晶振周期）将电能寄存器1（地址29和2B）的 深圳市锐能微科技有限公司 page23of46 Rev1.7 Renergy 2~
0 保留 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 值装载到电能寄存器
2，同时将电能寄存器1清零。
默认为
0，用户不可写
1 2.12.3计量参数寄存器 快速脉冲计数器 ActiveEnergyCounterRegister(PFCNT) Bit15 14 13 Read:Write: PFC15 PFC14 PFC13 Reset:
0 0
0 Address:0x20h 12…3PFC12…PFC3
0 2PFC2
0 1PFC1
0 Bit0PFC0
0 ReactiveEnergyCounterRegister(DFCNT) Address：0x21h Bit15 14 13 12…
3 2
1 Bit0 Read:Write: QFC15 QFC14 QFC13 QFC12…QFC3 QFC2 QFC1 QFC0 Reset:
0 0
0 0
0 0
0 为了防止上下电时丢失电能，掉电时
MCU将寄存器PFCnt/t值读回并进行保存，然后在下次上电时MCU将这些值重新写入到PFCnt/t中去。
当快速脉冲计数寄存器PFCnt/t计数值的绝对值的2倍大于等于HFconst时，相应的PF/QF会有脉冲溢出，能量寄存器的值会相应的加
1。
电流电压有效值寄存器 CurrentARmsRegister(IARms) Bit23 22 Read: IAS23 IAS22 Address：0x22h 21 20…
3 IAS21 IAS20…IAS3 2IAS2 1IAS1 Bit0IAS0 CurrentBRmsRegister(IBRms) Bit23 22 Read: IBS23 IBS22 Address：0x23h 21 20…
3 IBS21 IBS20…IBS3 2IBS2 1IBS1 Bit0IBS0 VoltageRmsRegister(Urms) Address：0x24h Bit23 22 21 20…
3 2
1 Bit0 Read: US23 US22 US21 US20…US3 US2 US1 US0 有效值Rms是24位有符号数，最高位为0表示有效数据，最高位为1时读数做零处理；参数更新的频率为3.495Hz或13.982Hz可选。
深圳市锐能微科技有限公司 page24of46 Rev1.7 Renergy电压频率寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D VoltageFrequencyRegister(UFreq)Address：0x25h Bit15 14 13 12…
3 2
1 Bit0 Read:Ufreq15 Ufreq14 Ufreq13 Ufreq12…Ufreq3 Ufreq2 Ufreq1 Ufreq0 主要测量基波频率，测量带宽250Hz左右。
频率值是一个16位的无符号数，参数格式化公式为： f=CLKIN/8/UFREQ例如，如果系统时钟为CLKIN=3.579545MHz，UFREQ=8948，那么测量到的实际频率为： f=3579545/8/8948=49.9908Hz。
电压频率测量值默认更新的周期为0.64s，可通过计量控制寄存器2调整更新时间。
同时提供UFreq2电压频率寄存器
2，地址为0x35H，字长为3字节，测量基波频率，最小测量频率为1Hz，测量带宽250Hz。
输入50Hz时读出值同UFreq(0x25H) 平均有功功率寄存器 ActivePowerRegister(PowerPA) Bit31 30 Read:APA31 APA30 Address：0x26h 29 28…
3 APA29 APA28…APA3 2APA2 1APA1 Bit0APA0 ActivePowerRegister(PowerPB) Address：0x27h Bit31 30 29 28…
3 2
1 Bit0 Read:APB31 APB30 APB29 APB28…APB3 APB2 APB1 APB0 有功功率参数PowerP是二进制补码格式，32位数据，其中最高位是符号位。
功率参数更新的频率为3.495Hz或13.982Hz可选。
POWERPA是U通道和IA通道的平均有功功率寄存器，POWERPB是U通道和IB通道的平均有功功率寄存器。
平均无功功率寄存器 ReactivePowerRegister(PowerQ) Address：0x28h Bit31 30 29 28…
3 2
1 Bit0 Read: RP31 RP30 RP29 RP28…RP3 RP2 RP1 RP0 无功功率参数PowerQ是二进制补码格式，32位数据，其中最高位是符号位。
更新频率同PowerPA和PowerPB。
该寄存器是U通道和用户选择的电流通道无功功率计算结果，默认情况下选择通道
A。
有功电能寄存器 ActiveEnergyRegister(EnergyP) Bit23 22 Address：0x29h 21 20…
3 2
1 Bit0 深圳市锐能微科技有限公司 page25of46 Rev1.7 Renergy Read: EP23 EP22 EP21 EP20…EP3 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D EP2 EP1 EP0 EnergyP寄存器是累加型或清零型有功能量寄存器。
当选择为累加型时（EMUCON寄存器bit15=0），在0xFFFFFF溢出到0x000000时，会产生溢出标志PEOIF(参见IF0x41H)。
当选择为清零型时（EMUCON寄存器bit15=1），寄存器读后清为
0. 电能参数是无符号数，EnergyP的寄存器值分别代表PF脉冲的累加个数。
寄存器最小单位代表的能量为1/ECkWh。
其中EC为电表常数。
有功电能寄存器
2 ActiveEnergyRegister2(EnergyP2) Bit23 22 Read:EP23_
2 EP22_
2 Address：0x2AH 21 20…
3 EP21_
2 EP20_2…EP3_
2 2EP2_
2 1EP1_
2 Bit0EP0_
2 当计量控制寄存器2的energy_fz位等于0时，该寄存器是读后清零型有功电能寄存器；当计量控制寄存器2的energy_fz位等于1时，该寄存器启用定时冻结功能，每隔572.1397毫秒（2048*1024个晶振周期）将有功电能寄存器（地址29）的值装载到该寄存器，同时将有功电能寄存器清零。
无功或自定义电能寄存器 UserDEIFNEEnergy (EnergyD) Bit23 Read: EP23 RegisterAddress：0x2BH 22EP22 21EP21 20…3EP20…EP3
2 1 Bit0 EP2 EP1 EP0 EnergyD寄存器是累加型自定义能量寄存器。
当选择为累加型时（EMUCON寄存器bit15=0），在0xFFFFFF溢出到0x000000时，会产生溢出标志QEOIF(参见IF0x41H)。
当选择为清零型时（EMUCON寄存器bit15=1），寄存器读后清为
0. 电能参数是无符号数，EnergyD的寄存器值分别代表QF脉冲的累加个数。
寄存器最小单位代表的能量为1/ECkVARh。
其中EC为电表常数。
EnergyD默认是无功电能寄存器。
可通过EMUCON2寄存器进行配置。
无功或自定义电能寄存器
2 UserDEFINEEnergy(EnergyD2) Bit23Read:EP23_
2 Register2 22EP22_
2 Address：0x2CH 21EP21_
2 20…3EP20_2…EP3_
2 2EP2_
2 1EP1_
2 Bit0EP0_
2 当计量控制寄存器2的energy_fz位等于0时，该寄存器是读后清零型自定义电能寄存器；当计量控制寄存器2的energy_fz位等于1时，该寄存器启用定时冻结功能，每隔572.1397 深圳市锐能微科技有限公司 page26of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 毫秒（2048*1024个晶振周期）将自定义电能寄存器（地址2B）的值装载到该寄存器，同时将自定义电能寄存器清零。
计量状态寄存器 此寄存器包括计量状态寄存器和校验和寄存器两部分。
EMUSTATUSRegister(EMUStatus)Address：0x2D只读寄存器 位 位名称 功能描述 23 保留 只读为
0 只读寄存器，表征VREF工作状态。
22VREFLOW=
1，表示REFV引脚的电压值过低，外部电路有异常； =
0，表示REFV引脚的电压值没有出现过低现象。
电流通道选择状态标识位。
=1表示当前用于计算有功电能的电流通道为通道B； 21 CHNSEL =0表示当前用于计算有功电能的电流通道为通道
A。
默认状态下该位为
0，标识选择通道A用于电能计量。
当自定义功率小于起动功率时，NoPld被置为1；当自定义功率大于 20 Noqld /等于起动功率时NoPLd清为
0。
当有功功率小于起动功率时，NoPld被置为1；当有功功率大于/等 19 Nopld 于起动功率时NoPLd清为
0。
反向自定义功率指示标识信号，当检测到负功率时，该信号为
1。
18 REVQ 当再次检测到正功率时，该信号为
0。
在QF发脉冲时更新该值。
反向有功功率指示标识信号，当检测到负有功功率时，该信号为
1。
17 REVP 当再次检测到正有功功率时，该信号为
0。
在PF发脉冲时更新该值。
校表数据校验计算状态寄存器。
16ChksumBusyChksumBusy=
0，表示校表数据校验和计算已经完成。
校验值可用。
ChksumBusy=
1，表示校表数据校验和计算未完成。
校验值不可用。
15:
0 Chksum校验和输出 EMUStatus[15:0]是RN8209专门提供一个寄存器来存放校表参数配置寄存器的16位校验 和，外部MCU可以检测这个寄存器来监控校表数据是否错乱。
校验和的算法为双字节累加后取反。
对于单字节寄存器PHSA/PHSB，将其扩展为双字节 后累加，扩展的字节为00H。
RN8209参与校验和计算的寄存器地址是00H-17H，RN8209D（选择为spi时）默认值 计算得到的校验和为0xEE79，当选择为UART口时，00H寄存器的高位只读位也参与校验和 计算，如果波特率为2400，那么校验和默认值为0xC079；如果波特率为4800，那么校验和 默认值为0xD879；如果波特率为9600，那么校验和默认值为0xE379；如果波特率为19200， 那么校验和默认值为0xE979。
RN8209C的校验和默认值为：0xD879。
以下三种情况下，重新开始一次校验和计算：系统复位、00H-17H某个寄存器发生写操 作、EMUStatus寄存器发生读操作。
一次校验和计算需要11.2us。
深圳市锐能微科技有限公司 page27of46 Rev1.7 Renergy2.12.4中断寄存器 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 中断配置和允许寄存器 该寄存器适用于SPI和UART。
当中断允许位配置为1且中断产生时，IRQ_N引脚输出低 电平。
写保护寄存器，配置该寄存器前需将写使能打开。
InterruptEnableRegister(IE)Address：0x40H默认值：0x00H可读可写 位位名称 功能描述
7 保留保留，读出为
0 6 FZIEFZIE=0：关闭电能冻结中断；=1：使能电能冻结中断
5 ZXIEZXIE=0：关闭过零中断；ZXIE=1：使能过零中断。
QEOIE=0：关闭自定义电能寄存器溢出中断；4QEOIE QEOIE=1：使能自定义电能寄存器溢出中断。
PEOIE=0：关闭有功电能寄存器溢出中断；3PEOIE PEOIE=1：使能有功电能寄存器溢出中断。
2 QFIEQFIE=0：关闭QF中断；QFIE=1：打开QF中断。
1PFIEPFIE=0：关闭PF中断；PFIE=1：打开PF中断。
DUPDIE=0：关闭数据更新中断；DUPDIE=1：使能数据更新中断。
0DUPDIE数据PowerPA/PowerPB、IARMS/IBRMS、URMS寄存器刷新的频率为 3.495Hz或13.982Hz，当上述数据更新时，IRQ_N引脚输出低电平。
中断状态寄存器 InterruptFlagRegister(IF)Address：0x41H只读 位位名称 功能描述 7Reserved保留，读出为
0 6 FZIFFZIF=0：未发生电能冻结事件；=1：发生过电能冻结事件
5 ZXIFZXIF=0：未发生过零事件；ZXIF=1：发生过零事件。
QEOIF=0：未发生自定义电能寄存器溢出事件；4QEOIF QEOIF=1：发生自定义电能寄存器溢出事件。
PEOIF=0：未发生有功电能寄存器溢出事件；3PEOIF PEOIF=1：发生有功电能寄存器溢出事件。
QFIF=0：未发生QF脉冲输出事件；
2 QFIF QFIF=1：发生QF脉冲输出事件。
PFIF=0：未发生PF脉冲输出事件；
1 PFIF PFIF=1：发生PF脉冲输出事件。
0DUPDIFDUPDIF＝0：未发生数据更新事件；DUPDIF＝1：发生数据更新事件。
IF适用于SPI和UART接口。
当某中断事件产生时，硬件会将相应的中断标志置
1。
IF中断标志的产生不受中断允许寄存器IE的控制，只由中断事件是否发生决定。
深圳市锐能微科技有限公司 page28of46 Rev1.7 RenergyIF为只读寄存器，读后清零。
单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 复位中断状态寄存器 ResetInterruptFlagRegister(RIF)Address： Bit7
6 5 Read:
0 FZIF RZXIF 该寄存器功能等同IF。
0x42H 4RQEOIF 3RPEOIF 2RQFIF 1RPFIF Bit0RDUPDIF 2.12.5系统状态寄存器 系统状态寄存器 SystemStatusRegister(SysStatus) Address：0x43H 只读 位位名称 功能描述 7-5Reserved只读，读出为
0. 写使能标志：=1允许写入带写保护的寄存器；
4 WREN =0不允许写入带写保护的寄存器 3Reserved只读，读出为
0. RN8209D串行通信类型选择引脚状态位，确定芯片的通信接口类型。
IS=
0，表示选择UART作为通信接口；IS=
1，表示选择SPI作为通信接
2 IS 口。
RN8209C：该位读出为
0. 命令复位标志。
当命令复位结束时，该位置
1。
读后清零。
可用于复位后1SOFTRST 校表数据请求。
硬件复位标志。
当外部RST_N引脚或者上电复位结束时，该位置
1。
读
0 RST 后清零。
可用于复位后校表数据请求。
SPI/UART读校验寄存器 RData(0x44H)寄存器保存前次SPI/UART读出的数据，可用于SPI/UART读出数据时的校验。
SPI/UART写校验寄存器 WData(0x45H)寄存器保存前次SPI/UART写入的数据，可用于SPI/UART写入数据时的校验。
2.12.6特殊命令 命令名称写使能命令写保护命令 命令寄存器0xEA0xEA 深圳市锐能微科技有限公司 数据0xE50xDC 使能写操作关闭写操作 page29of46 描述 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 电流通道A设置命令，指定当前用于计算有功电能 电流通道A选择命令 0xEA 0x5A 的电流通道为通道A；当写使能之后，系统才接受该命令；计量状态寄存器 中的CHNSEL寄存器位反映了该命令的执行结果。
电流通道B设置命令，指定当前用于计算有功电能 电流通道B选择命令 0xEA 0xA5 的电流通道为通道B；当写使能之后，系统才接受该命令；计量状态寄存器 中的CHNSEL寄存器位反映了该命令的执行结果。
命令复位，等效于外部PIN复位；当写使能之后，系 命令复位 0xEA 0xFA 统才接受该命令；建议客户CPU对计量初始化前先进行命令复位或者 PIN复位； 写保护的范围： 0x00h-0x17h校表参数配置寄存器、0x20h-0x21h快速脉冲寄存器、0x40h中断允许寄存 器，用特殊命令写使能后才能写入修改，具体命令格式如上表。
深圳市锐能微科技有限公司 page30of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 3校表方法 3.1概述 RN8209提供了丰富的校正手段实现软件校表，经过校正的仪表，有功和无功精度均可达0.5S级。
RN8209的校正手段包括： 电表常数(HFConst)可调提供A/B通道的增益校正和一致性校正提供A/B通道的相位校正提供A/B通道的有功、无功和有效值offset校正提供无功相位补偿提供小信号加速校正功能提供校表数据自动校验功能 3.2校表流程和参数计算 可利用标准电能表进行校表，有功和自定义能量脉冲PF/QF可以通过光耦直接连接到标准表上去，然后根据标准电能表的误差读数对RN8209进行校正。
3.2.1校表流程 校表开始 参数设置 有效值校正 A/B通道有功校正 校表结束图3-1校表流程 深圳市锐能微科技有限公司 page31of46 Rev1.7 Renergy3.2.2参数设置 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 参数设置开始 B通道ADCON设置 HFConst设置 ADC增益选择 起动电流设置 能量累加模式设置 参数设置结束 其他参数设置 图3-2参数设置流程HFConst参数计算： osci＝3.579545MHz时，HFConst的计算公式如下：HFConst＝INT[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]Vu：额定电压输入时，电压通道的电压（引脚上电压×放大倍数）Vi：额定电流输入时，电流通道的电压（引脚上电压×放大倍数）Un：额定输入的电压；Ib：额定输入的电流；EC：电表常数 3.2.3有功校正 A通道有功校正开始 功率增益校正APF=1.0 B通道有功校正开始 功率增益校正BPF=1.0 有功offset校正
A PF=1.0 相位校正APF=0.5L 有功offset校正
B PF=1.0 相位校正BPF=0.5L A通道有功校正结束 B通道有功校正结束 图3-3有功校正流程
1.A通道功率增益校正可通过配置GPQA寄存器实现，GPQA的计算方法如下：若标准表在A通道100％Ib、PF=1上读出误差为err： Pgain=−err1+err 如果Pgain>=
0，则GPQA=INT[Pgain*215]否则Pgain<
0，则GPQA=INT[216+Pgain*215] 深圳市锐能微科技有限公司 page32of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D B通道功率增益校正可通过配置GPQB寄存器实现，方法同GPQA。
2.A/B通道相位校正寄存器的计算方法： 若标准表在A/B通道，100％Ib，PF=0.5L上读出误差为err，则相位补偿公式： θ=Arcsin−err3 对50HZ，PHSA/B有0.020/LSB的关系，则有 如果θ>=
0，PHSA/B=INT(θ/0.020)如果θ<
0，PHSA/B=INT(2^8+θ/0.020)
3.有功offset校正是在外部噪声（PCB噪声，变压器噪声等等）较大，积分所得能量影响到小信号精度的情况下，提高小信号有功精度的一种有效手段。
若外部噪声对小信 号有功精度影响较小，该步骤可忽略。
3.2.4无功校正 无功校正开始 无功相位补偿校正 PF=0.5L，Imax 无功校正结束 无功offset校正 图3-4无功校正流程
1.无功相位补偿寄存器用于大信号条件下，U通道90°移相滤波器在无功计算中的相位补偿。
无功相位补偿寄存器计算方法如下：若标准表在A通道、Imax、PF=0.5L(30º)上读出误差为err，则：α=err/cot(θ)=err*0.5774。
如果α>=
0，则Qphs=INT[α*215]；如果α<
0，则Qphs=INT[216+α*215]注意由于Qphs计算需要A通道有功功率，所以该步校正必须在有功校正之后进行。
2.在外部噪声（PCB噪声，变压器噪声等等）较大，噪声积分所得能量影响到小信号无功精度的情况下，无功offset校正是提高小信号无功精度的一种有效手段。
若外部噪声对小信号无功精度影响较小，该步骤可忽略。
深圳市锐能微科技有限公司 page33of46 Rev1.7 Renergy3.2.5有效值校正 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 有效值校正开始 电流offset校正（I=0) 电压校正（额定电压） 电流校正（额定电流） 有效值校正结束 图3-5有效值校正流程说明：
1.电流offset校正可提高小信号电流有效值精度 IARMSOS寄存器计算过程：1）配置标准表台，使U=Un、电流通道输入Vi＝0；2）等待DUPDIF标识位更新（每秒3.4Hz左右刷新）；3）MCU取IARMS寄存器值，暂存；4）重复步骤2和3十一次，第一个数据可不要，MCU取后十个数据求平均得Iave；5）求Iave的平方Iave^2；6)求其32位二进制反码，取bit23~bit8填入IRMSOSbit15～bit0得IRMSOS；5)有效值offset校正结束IBRMS校正公式和IBRMSOS寄存器计算过程与此相同。
2.校好电流offset后，再进行A/B通道电流转换系数KiA/KiB以及电压转换系数Ku的校正，该步由MCU完成，计算过程如下：若额定电流Ib下IARMS寄存器读数为RMSIAreg，则KiA＝Ib/RMSIAreg其中KiA为额定输入时额定值与相应寄存器的比值。
B通道转换系数KiB和电压转换系数Ku的计算过程相同。
3.3举例 假设设计一块220v（Un）、5A（Ib）额定输入、表常数为3200（EC）的样表。
A通道电流采样使用350微欧的锰铜，通道A模拟通道增益为16倍；B通道电流采样使用互感器，选择通道B模拟增益为1倍；电压采用电阻分压输入，模拟通道增益为1倍，芯片引脚上电压值为0.22v。
1.计算HFConstVu＝0.22V;Vi＝5*0.00035*16＝0.028V;EC=3200;Un=220;Ib=
5.HFConst=[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]=2818取整后HFConst为B02H(2818)。
将该值写入HFCONST寄存器即可。
深圳市锐能微科技有限公司 page34of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D
2.A通道有功校正1）A通道增益校正 功率源上输出220v、5A、功率因数为1的信号，标准表上显示的误差为1.2％，则Pgain＝-0.012/(1+0.012)=-0.01186该数小于
0，需转换为补码，则-0.01186*2^15+2^16=0xFE7BH将FE7Bh写入GPQA寄存器，完成A通道增益校正。
2）A通道相位校正校完阻性增益后，将功率因数改为0.5L，标准表显示的误差为-0.4％，则θ=ArcSin（-(-0.004)/1.732）=ArcSin0.0023＝0.13230phs=INT[0.1323/0.02]=6取整后为0x06H，写入角度校正寄存器PHSA即可。
3)A通道有功OFFSET校正在电流输入为零的条件下，读取有功功率寄存器的值，0Xfffff50f，（可以读若干次取平均值），其32位补码为0x00000AF1，取后4位数0X0AF1写入有功偏置校正寄存器。
B通道有功校正和A通道类似。
3.无功校正1)无功相位补偿 有功校正完成后，无功只需进行相位补偿的校正。
在无功0.5L(30º)点，标准表显示的误差为-0.04％，则 α=-0.0004*0.577=-0.0002308<
0,Qphs=INT(2^16-0.0002308*2^15)=65528=0xfff8将十六进制数FFF8写入无功相位补偿寄存器。
2）无功Offset在电流输入为零的条件下，读取无功功率寄存器的值，0XFFFFF47D，（可以读若干次取平均值），其32位补码为0x00000B83，取后4位数0X0B83写入无功偏置校正寄存器。
4.有效值校正芯片提供了电流有效值偏置校正寄存器，在电流输入为零的条件下，读取电流有效值寄 存器的值为0x000483，（可以读若干次取平均值）十进制数为1155。
将其平方后求其反码：1155*1155=1334025=0x145B09，32位反码为0Xffeba4f6。
取中间4位数0xeba4写入电流有效值偏置校正寄存器。
转换系数计算由MCU完成。
深圳市锐能微科技有限公司 page35of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 4通信接口 RN8209D支持两种串行通信接口：SPI和UART。
RN8209C仅支持UART接口。
工作在从属方式 RN8209D的串行通信接口选择通过外部引脚IS设置SPI和UART接口均为5V/3.3V兼容 4.1SPI接口 4.1.1SPI接口信号说明 SCSN：SPI从设备片选信号，低电平有效，输入信号，内部悬空，建议外接上拉电阻。
SCSN由高电平变为低电平时，表示当前芯片被选中，处于通讯状态；SCSN由低电平变为高电平时，表示通讯结束，通讯口复位处于空闲状态。
SCLK：串行时钟输入脚，决定数据移出或移入SPI口的传输速率。
所有的数据传输操作均与SCLK同步，RN8209D在上升沿将数据从SDO引脚输出；主机在上升沿将数据从SDI引脚输出。
RN8209D和主机都在下降沿读取数据。
SDI：串行数据输入脚。
用于把主设备数据传输到RN8209D内部。
SDO：串行数据输出脚，用于把RN8209D数据输出给主设备。
SCSN为高时，为高阻。
4.1.2SPI帧格式 SPI帧包括读操作帧、写操作帧和特殊命令帧。
每一帧的传输过程如下：当RN8209D检测到SCSN下降沿，SPI进入通信方式，在此模式下，RN8209D等待MCU向命令寄存器传送命令字节。
命令寄存器是一个8bit宽的寄存器。
对于读写操作，命令寄存器的bit7用来确定本次数据传输操作的类型是读操作还是写操作，命令寄存器的bit6-0是读写的寄存器的地址。
对于特殊命令操作，命令寄存器的bit7-0固定为0xEAH。
写完命令寄存器，芯片解析和响应命令，开始本次数据传输。
数据传输结束后，SPI又进入通信模式，等待CPU向命令寄存器传送新的命令字节。
这三种类型SPI帧格式说明见表4-
1。
表4-1SPI帧格式 命令名称 命令寄存器 数据 描述 读命令 写命令写使能命令写保护命令 {
0,REG_ADR[6:0]} {
1,REG_ADR[6:0]}0xEA0xEA RDATA WDATA0xE50xDC 从地址为REG_ADR[6:0]的寄存器中读数据。
注意：读无效地址，返回值为00h。
向地址为REG_ADR[6:0]的寄存器中写数据。
深圳市锐能微科技有限公司 page36of46 Rev1.7 Renergy电流通道A选 择命令电流通道B选 择命令命令复位 4.1.3SPI写操作 0xEA0xEA0xEA 0x5A 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 参见2.11.6特殊命令章节。
0xA50xFA SCSNSCLKSDI t1
1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 写命令字节 DB7 DB0 最高有效字节 t2 DB7 DB0 最低有效字节 图4-1SPI写时序工作过程： 主机在SCSN有效后，先通过SPI写入命令字节（8bit，包含寄存器地址），再写入数据字节。
注意：
1．以字节为单位传输，高比特在前，低比特在后；
2．多字节寄存器，先传输高字节内容，再传输低字节内容；
3．主机在SCLK高电平写数据，从机在SCLK低电平取数据；
4．数据字节之间的时间t1要大于等于半个SCLK周期；
5．最后一个字节的LSB传送完毕，SCSN由低变高结束数据传输。
SCLK下降沿和SCSN 上升沿之间的时间t2要大于等于半个SCLK周期。
注意：有写保护功能的寄存器在写操作之前要先写入写使能命令。
4.1.4SPI读操作 t2 SCSN t1 SCLK SDISDO
0 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 读命令字节 DB7 DB0 最高有效字节 DB7 DB0 最低有效字节 图4-2SPI读时序工作过程： 主机在SCSN有效后，先通过SPI写入命令字节（8bit，包含寄存器地址），从机收到读命 深圳市锐能微科技有限公司 page37of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 令后，在SCLK的下降沿将数据按位从SDO引脚输出。
注意：
1．以字节为单位传输，高比特在前，低比特在后；
2．多字节寄存器，先传输高字节内容，再传输低字节内容；
3．主机在SCLK高电平写命令字节，从机在SCLK高电平将数据从SDO输出；
4．数据字节的时间t1要大于等于半个SCLK周期；
5．最后一个字节的LSB传送完毕，SCSN由低变高结束数据传输。
SCLK下降沿和SCSN上升沿之间的时间t2要大于等于半个SCLK周期。
4.1.5SPI接口可靠性设计 SPI接口可靠性设计包括以下方面：校验功能
1.提供校验寄存器EMUStatus(0x2DH)用于存放内部校表寄存器的校验和。
2.提供SPI读校验寄存器RData(0x44H)，保存前次SPI读出的数据。
3.提供SPI写校验寄存器WData(0x45H)，保存前次SPI写入的数据。
写保护功能对所有可读可写寄存器有写保护功能。
应用电路设计SPI传输信号线有可能受到干扰而出现抖动，需要外接电阻电容进行滤波。
参数的选择可根据需要确定。
10K SCSN SCLK 10欧 RN8209D 10PF MCU 10欧 SDI 10PF 10欧 SDO 10PF 图4-3SPI典型接线图 4.2UART接口 RN8209的UART接口主要特点如下：工作在从模式、半双工通讯、9位UART（含偶校验位），符合标准UART协议 深圳市锐能微科技有限公司 page38of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D RN8209D通过硬件管脚配置波特率：2400/4800/9600/19200bps四档可选RN8209C的波特率固定为4800帧结构包含校验和字节，安全可靠5V/3.3V兼容 4.2.1UART接口信号说明 TX：UART从机（RN8209）数据发送管脚；RX：UART从机（RN8209）数据接收管脚；B1/B0：波特率选择管脚，用于配置RN8209DUART波特率，B1/B0不同的配置会导致系统控制寄存器SYSCON[14:8]的值不同，对应关系如下图所示； 4.2.2UART数据字节格式 UART为9位异步通信口，发送、接收一个字节信息由11位组成，即起始位（StartBit，0）、数据位（低位在先）、1位偶校验位（ParityBit，第9数据位）和1位停止位（Bit，1）。
如下图所示： 深圳市锐能微科技有限公司 page39of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 图4-5UART数据字节格式 4.2.3UART帧格式 RN8209UART通讯帧格式如下图和表格所示： CMD DATA …… DATA CKSUM 最高有效字节 最低有效字节 名称CMD DATACKSM 解释命令字节，由主机端发送，CMD[7]:表示命令类别；
0，读操作，1:写操作；CMD[6:0]：表示被选中RN8209器件的内部寄存器地址若CMD[7]＝
1，而CMD[6:0]=0x6A，表示本次操作是特殊命令；数据字节；读操作由从机端发送，写操作由主机端发送若寄存器地址对应寄存器是多字节寄存器，先传最高有效字节；校验和字节；读操作由从机端发送，写操作由主机端发送校验和算法如下：CheckSum[7:0]=~(CMD[7:0]+DATAn[7:0]+……+DATA1[7:0])即将CMD和数据相加，抛弃进位，最后的结果按位取反； 命令名称 读命令 写命令写使能命 令写保护命 令命令复位 命令字节 {
0,REG_ADR[6:0]} {
1,REG_ADR[6:0]}0xEA0xEA0xEA 数据字节 RDATA WDATA0xE50xDC0xFA 描述从器件中的地址为REG_ADR[6:0]的寄存器读数据。
注意：读无效地址，返回值为00h。
向器件中的地址为REG_ADR[6:0]的寄存器写数据。
命令描述“参见2.11.6特殊命令章节。
” 4.2.4UART写操作 写操作由主机端发起，主机端发送命令字节，如果是写命令，从机继续接收主机随后依次发送的数据字节和校验和字节。
如下图所示： 深圳市锐能微科技有限公司 page40of46 Rev1.7 Renergy RN8209RX 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 主机对RN8209进行写操作 CMD DATA DATA …… DATA CKSUM CMD RN8209TX t1 t1 t1 t4 注意事项：1.9位UART，字节信息由11位组成，即起始位
（0）、数据位（低位在先）、1位偶校 验位（第9数据位）和1位停止位
（1）。
2.字节发送端计算并发送校验位，字节接收端根据校验位判断字节传送是否有效；如 果字节错误，随后的字节被认为是新的帧的开始；
3.多字节寄存器，先传输高字节内容，再传输低字节内容；
4.主机发送字节之间的时间t1，由主机端控制，RN8209没有限制，t1大于等于0ns；
5.帧之间的时间t4，由主机端控制，RN8209没有限制，t4大于等于0ns；
6.有写保护功能的寄存器在写操作之前要先写入写使能命令。
7.主机计算并发送校验和，从机根据校验和判断帧传送是否成功 4.2.5UART读操作 读操作由主机端发起，主机端先发送读命令字节，RN8209随后由TX发送读数据字节、读校验和字节。
如下图所示： 主机对RN8209进行读操作 RN8209BGRX CMD CMD RN8209BGTX DATA DATA …… DATA CKSUM t2 t3 t3 t4 注意事项：1.9位UART，字节信息由11位组成，即起始位
（0）、数据位（低位在先）、1位偶校 验位（第9数据位）和1位停止位
（1）。
2.字节发送端计算并发送校验位，字节接收端根据校验位判断字节传送是否有效；如 果字节校验错误，字节接收端认为当前帧错误并结束；
3.多字节寄存器，先传输高字节内容，再传输低字节内容；
4.主机发送字节之间的时间t1，由主机端控制，RN8209没有限制，t1大于等于0ns即 可；
5.主机发送字节和从机发送字节之间的时间t2，由从机控制，t2=T/2（T是每比特的传 送时间）；
6.从机发送字节之间的时间t3,由从机控制，t3=T（T是每比特的传送时间）；
7.帧之间的时间间隔t4，由主机端控制，RN8209没有限制，t4大于等于0ns即可；
8.主机计算并发送校验和，从机根据校验和判断帧传送是否成功 深圳市锐能微科技有限公司 page41of46 Rev1.7 Renergy4.2.6UART接口可靠性设计 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D UART接口可靠性设计包括以下方面：硬件管脚配置波特率，安全可靠UART数据字节传送具有位校验（偶校验）功能UART通讯帧传输具有校验和功能硬件管脚的配置的结果反映在寄存器中；寄存器校验功能
1.提供校验寄存器EMUStatus用于存放内部校表寄存器的校验和。
2.提供读校验寄存器RData，保存前次读出的数据。
3.提供写校验寄存器WData，保存前次写入的数据。
写保护功能对所有可读可写寄存器有写保护功能。
深圳市锐能微科技有限公司 page42of46 Rev1.7 Renergy 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 5电气特性 精度 测量项目 符号 (Vdd=AVdd=5V±5％，室温) 最小典型 最大 单位 有功电能测量误差 Err 有功电能测量带宽 BW 无功电能测量误差 Err 有效值测量误差 Err ±0.1%
7 kHz ±0.1% ±0.1% 模拟输入 最大信号电平
直流输入阻抗ADC失调误差-3dB带宽 输出电压温度系数输入阻抗 输入时钟频率范围 Vxn ±1000mV ZDC 300 kΩ DCoff
1 mV B-3dB
7 kHz 基准电压 (Vdd=AVdd=5V±５％，温度范围：-40℃～+85℃) Vref 1.25
V Tc 5
15 ppm/℃
4 kΩ 时钟输入 OSCI 13.58
4 MHz SPI接口速率UART接口速率 数字输入输出接口 1.2M Hz 2400 192000Hz RSTN、A0、A1输入高VIH 电平 0.7*-- vdd DVDD
V RSTN、A0、A1输入低电VIL 平 DGND-- 0.3*
V Vdd SDI/RX、SCLK/B0、VIH SCSN/B1输入高电平 2.5-- DVDD
V SDI/RX、SCLK/B0、VIL SCSN/B1输入低电平 DGND-- 1.7
V IRQN/ZX输出高电平VOH 4-- DVDD
V IRQN/ZX输出低电平VOL PF、QF、SDO输出高电VOH 平PF、QF、SDO输出低电 VOL平 ---- 0.5
V 4-- DVDD
V DGND-- 0.5
V 电源 测试条件和注释常温8000:1的动态范围OSCI=3.579545MHz常温8000:1的动态范围常温1000:1的动态范围 OSCI=3.579545MHz DVdd=5V，-40-85℃DVdd=5V，-40-85℃DVdd=5V，-40-85℃DVdd=5V，-40-85℃DVdd=5V，室温；Isource=3.5mADVdd=5V，室温；Isink=8mADVdd=5V，室温;Isource=5mADVdd=5V，室温Isink=12mA 深圳市锐能微科技有限公司 page43of46 Rev1.7 Renergy 模拟电源 AVDD 数字电源 模拟电流1模拟电流2数字电流 DVDD AIdd1AIdd2DIdd 数字电源电压 模拟电源电压 DVDDtoDGNDDVDDtoAVDDV1P,V1N,V2P,V2N,V3P,V3N数字输入电压相对于GND数字输出电压相对于GND模拟输入电压相对于AGND工作温度范围 存储温度范围 DVDDAVDD VINDVoutDVINATATstg 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D 4.5 5.5
V 5V±10% 或3.3V±10% 4.5 5.5
V 5V±10% 或3.3V±10% 1.5 mA 通道B
ADC不打开 1.8 mA 通道BADC打开 1.3 mAOSCI=3.579545MHz 极限参数 -0.3 -- ＋
7 V -0.3 -- ＋
7 V -0.3 -- ＋
7 V -0.3 +0.3
V -
6 +
6 V -0.3 -- DVDD +0.3
V -0.3 -- DVDD +0.3
V -0.3 -- AVDD +0.3
V -40 -- 85 ℃ -65 -- 150 ℃ 深圳市锐能微科技有限公司 page
44of46 Rev1.7 Renergy 6芯片封装 RN8209D-SSOP24芯片封装尺寸： 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D SYMBOL AA1A2A3bb1cc1DEE1eLL1θ MILLIMETER MIN NOM --- --- 0.05 0.15 1.30 1.50 0.57 0.67 0.29 --- 0.28 0.30 0.15 --- 0.14 0.15 8.00 8.20 7.60 7.80 5.10 5.30 0.65BSC 0.75 0.90 1.25BSC
0 ----- 深圳市锐能微科技有限公司 page
45of46 MAX1.850.251.700.770.370.330.200.168.408.005.50 1.05 8º Rev1.7 RenergyRN8209C-SOP16L芯片封装尺寸： 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D SYMBOL AA1A2A3bb1cc1DEE1ehLL1
θ
MILLIMETER
MIN
NOM
MAX
---
---
1.75
0.05
---
0.225
1.30
1.40
1.50
0.6
0.65
0.70
0.39
---
0.48
0.38
0.41
0.43
0.21
---
0.26
0.19
0.20
0.21
9.70
9.90
10.10
5.80
6.00
6.20
3.70
3.90
4.10
1.27BSC
0.25
---
0.5
0.
5 --- 0.8 1.05BSC
0 ----- 8º 深圳市锐能微科技有限公司 page46of46 Rev1.7
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