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華大電子CIU32安全MCU在智能水表上的應(yīng)用

關(guān)鍵字:華大電子 華大MCU 華大芯片應(yīng)用領(lǐng)域 作者: 來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2023-08-03  瀏覽:23

智能水表是一種利用現(xiàn)代微電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)對(duì)用水量進(jìn)行計(jì)量并進(jìn)行用水?dāng)?shù)據(jù)傳遞及結(jié)算交易的新型水表。傳統(tǒng)水表一般只具有流量采集和機(jī)械指針顯示用水量的功能,與傳統(tǒng)水表相比,智能水表作為智能化聯(lián)網(wǎng)工具,是對(duì)傳統(tǒng)水表的升級(jí),依靠Nb-loT、LoRa等通信技術(shù)連接和組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了高效智能化的管理。

華大電子以Arm 32位為內(nèi)核的系列安全MCU產(chǎn)品,可同時(shí)滿足智能水表的聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)和多種現(xiàn)代傳感技術(shù)要求。產(chǎn)品主要應(yīng)用領(lǐng)域包括智能水表、便攜醫(yī)療、智能門(mén)鎖及其他電池供電的低功耗場(chǎng)景。

華大電子面向智能水表的應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)功能,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于CIU32L041超低功耗安全MCU的智能水表解決方案。

1.方案介紹

智能水表解決方案硬件原理框圖如下:

智能水表解決方案硬件原理圖

超聲波計(jì)量方式智能水表解決方案硬件

以上圖為例,超聲波計(jì)量方式的智能水表解決方案硬件主要由控制主板、超聲波計(jì)量板、換能器管道、電池組和閥門(mén)電機(jī)五部分組成。

控制主板硬件

除了超聲波計(jì)量方式,智能水表控制主板還可兼容多種現(xiàn)代傳感計(jì)量方式,如圖2所示的各種傳感器接口包括:霍爾、無(wú)磁、光電直讀等計(jì)量傳感接口。

控制主板上配置有NB-IOT模塊用于與總站后臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。

遠(yuǎn)程通信流程如下:

遠(yuǎn)程抄表信息交互流程

水表通過(guò)CIU32L041安全MCU內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC定時(shí)喚醒,每日定時(shí)與水務(wù)公司后臺(tái)總站進(jìn)行信息交互,同步表信息,以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、充值及查詢功能。

2.方案特點(diǎn)

支持霍爾、無(wú)磁、光電直讀和超聲波四種流量計(jì)量方式,其中超聲波傳感器可通過(guò)LPUART喚醒MCU,波特率可達(dá)9600bps

整機(jī)待機(jī),維持LCD顯示,工作電流平均可低至10uA

NB-IOT通訊,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、充值

低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池電量,低電量自動(dòng)關(guān)閥

VBAT模式下RTC走時(shí)與備份寄存器保持,可采用紐扣電池供電,省去小鋰電池用作備用電源的成本

3.CIU32L041 安全MCU

智能水表解決方案主控芯片為華大電子CIU32L041,基于Arm內(nèi)核,最高頻率可達(dá)48MHz。該產(chǎn)品具有超低功耗、高集成度、高可靠性、高安全的特點(diǎn)。內(nèi)部集成LCD、ADC、VREFBUF、低功耗COMP、多種定時(shí)器、多個(gè)USART/I2C/SPI 等豐富的外設(shè)資源,支持SM4 安全加密算法。

4.產(chǎn)品特點(diǎn)

VBAT備份電源自動(dòng)切換,VBAT模式+RTC+備份寄存器的功耗低至1μA,降低備份電源的電池容量需求,節(jié)約電池成本

多達(dá)56個(gè)fast IO,防倒灌且兼容5V通信,其中高驅(qū)IO可達(dá)20mA

最大支持8COM x 32SEG LCD控制器

–  片內(nèi)電阻分壓,高低驅(qū)可動(dòng)態(tài)切換,低功耗下提升顯示效果,免外部電容

–  內(nèi)置電荷泵,VLCD電壓可高于VDD且不隨VDD變化,即使VDD抖動(dòng)依舊保持良好顯示

效果

內(nèi)部高精度高速時(shí)鐘,全溫度變化小于±2%,免外部晶體

12位1.14 Msps高精度ADC,可測(cè)量高輸出阻抗信號(hào)

內(nèi)部參考電壓源VREFBUF,為ADC提供參考電壓,支持2.048V、2.5V,可通過(guò)IO輸出

RTC校準(zhǔn)精度±0.477ppm,支持鬧鐘、時(shí)間戳、微秒級(jí)單位的喚醒定時(shí)器,支持溫度補(bǔ)償

編輯:xiaoYing  最后修改時(shí)間:2023-08-03

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