Silicon Labs超低功耗32位MCU EFM32HG系列成功應用在大華股份無線煙感內,關斷模式電流僅20nA
煙霧報警器可以幫助人們及時發現起火點,這對預防重大火災事故發生有著重要的作用。隨著技術的進步,煙霧報警器經歷了多次技術升級,至目前,已可以實現無線連接、即裝即用。但隨之而來的問題是,由于采用電池供電,整個系統都需要低功耗,這給電子器件、尤其是主控MCU的選型,帶來了挑戰。
全球領先的以視頻為核心的智慧物聯解決方案提供商和運營服務商——浙江大華技術股份有限公司(以下簡稱:大華股份),攜手世界知名精密混合半導體器件方案提供商Silicon Labs(亦稱芯科科技),精心選擇EFM32HG系列作為主控MCU,傾情打造“獨立式光電感煙火災探測報警器”。
Silicon Labs 32位MCU具有功耗低、性能好、集成度高及系統成本低等優點,大華股份認為,它是“獨立式光電感煙火災探測報警器”主控MCU的理想之選。
圖1大華股份采用“低功耗EFM32HG+NB-IoT”器件的獨立式光電感煙火災探測報警器
圖2采用EFM32HG系列MCU作為主控器件的無線煙感電路結構框圖
一、功耗低
包括EFM32HG在內的EFM32系列32位單片機,通過運用如下3個技術及措施,獲得了優秀的低功耗優勢:
EFM32HG提供5種功耗模式,功耗模式豐富,且各模式下絕對功耗低。
如下圖3,其中,EM4模式下功耗僅20nA。另外,當從EM3深度休眠模式喚醒到EM0全速工作時,僅需2uS、喚醒時間快,同樣可以實現低功耗的效果。在此特性下,通過“工作”à “休眠”à喚醒à “工作”à工作模式循環,可使單片機獲得極低的平均功耗。
圖3EFM32HG功耗模式下功耗及該模式喚醒到EM0模式的時間
外設功耗低,并可通過特有的“外設反射系統”一步降低功耗。
EFM32HG模擬外設,如ADC,12位、500ksps、內部1.25V參考電壓,功耗僅345uA,模擬比較器,僅200nA等;而數字外設,如下圖3,比如,常用的LEUART,具備串口功能,但功耗僅150nA,RTC,僅100nA。可見,這些外設自身功耗都有相當的優勢。
圖4EFM32HG數字外設功耗
另,EFM32HG還提供了“外設反射系統”,在該系統作用下,當EFM32HG處于低功耗模式時,通過外設間的配合,會盡可能地讓MCU內核處于休眠狀態而不影響外設工作,使得MCU獲得更低的平均功耗。如下圖5,就是“外設反射系統”應用實例。
圖5 當MCU休眠時、Timer0通過PRS觸發ADC0啟動采樣
“Energy Profiler”開發工具,是低功耗設計的強大助手。
為了讓工程師在開發EFM32時能夠實時掌握功耗情況,Silicon Labs在studio中集成了“Energy Profiler”功耗評估工具(如下圖6)。通過同STK共同使用,它可以實時記錄功耗曲線,可以標示某一時刻功耗,還可以計算某一段時間的平均功耗。另,它不僅可以測試STK的功耗,還可以通過STK給自己板子供電、從而測試自己板子的功耗。總之,“Energy Profiler”能在系統開發中,讓工程師做到對功耗“心中有數、有的放矢”,能從源頭把控低功耗設計。
圖6Energy Profiler
二、集成度高
如下圖7,可以發現EFM32HG集成了豐富的片上資源,完全可以滿足無線煙感的應用需求。
? 豐富的數字外設:UART, LEUART, SPI, IIC, LEUSB(部分), RTC, timer,等。
? 豐富的模擬外設:ADC, DAC, analog compare,等。
? 豐富的偏上時鐘源:HFRCO、LFRCO、ULFRCO、USHFRCO,等。
圖7EFM32HG內部資源框圖
三、系統成本低
無線煙感使用量龐大,對成本很敏感。EFM32HG除自身價格不高外(因是主推料),還因自身特性,也可以降低系統成本。
功耗低可降低電池成本。EFM32HG有著優秀的低功耗,為了實現相同的電池使用壽命,這可以讓工程師選擇容量更低的電池,從而節約了電池使用成本。
高集成度可以降低BOM成本。?EFM32HG片上集成了振蕩器,無需外擴時鐘芯片,可以降低成本;?EFM32HG片上集成了電壓調節器及復位電路,除比分立器件更省電外,也可以降低BOM成本。
EFM32HG支持多種封裝形式,其中包含CSP36封裝,體積僅3*3mm,可減少PCB面積占用,不僅有助于實現產品小型化,更能降低系統成本。
綜上述,Silicon Labs EFM32HG系列32位MCU,具有低功耗、高集成度、系統成本低等優勢,可完美應用于無線煙感。另,除此之外,該MCU還可廣泛應用于能源、天然氣、水和智能電表、智能家居、衛生和健身應用等領域。
EFM32HG典型應用
?警報和安全系統
?能源、天然氣、水和智能電表
?衛生和健身應用
?智能家居。
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原文標題:【成功案例】EFM32助大華開發超低功耗無線煙感
文章出處:【微信號:SiliconLabs,微信公眾號:Silicon Labs】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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