Silicon Labs EFM32 MCU应用方案之数字万用表设计

by Administrator Siliconlabs on ‎11-11-2015 04:37 AM

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数字万用表,一种多用途电子测量仪器,一般包含安培计、电压表、欧姆计等功能,有时也称为万用计、多用计、多用电表或三用电表。

 

系统结构

EFM32 MCU是Silicon Labs公司采用ARM Cortex-M0+\M3\M4内核设计的高性能、低功耗32位微控制器。它具有突出的低功耗特性,适用于“三表”(电表、水/热表、气表)、工业控制、警报安全系统、健康与运动应用系统、手持式医疗设备以及智能家居控制等领域。下图是数字万用表的结构框图,包括供电、测量模块、存储芯片、显示模块、主处理器、控制按键。

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图  数字万用表结构框图

 

供电

数字万用表一般为9V电池供电,EFM32的工作电压为1.8~3.8V,工作电压范围比较宽,有利于周围器件的选型。

 

测量模块

利用高精度的AD芯片测量不同量程的电阻、电压、电容或电流等。其中测量电路是将不同的被测量、不同的量程经过一系列的处理统一转变成一定量限的电压供AD采集。

 

存储IC

保存测量结果,可用于查询或波形显示。

 

显示模块

通过LCD或TFT显示测量结果及查寻之前的测量结果或显示其它功能。

 

主控制器

根据数字万用表功能不同可选择不同型号的EFM32作为主控MCU。EFM32具有良好的兼容性,同编号芯片引脚为pin-pin兼容。在低端应用中可选择EFM32TG系列作为主控,其Flash和RAM资源为4~32KB和2~4KB;在高端产品中可选择EFM32LG系列,其与EFM32TG系列pin-pin兼容,Flash和RAM资源为64~256KB和32KB,带有TFT驱动及USB。

 

控制按键

用于选择不同的测量值、量程及功能按键。

 

方案优势

相对于传统的8位、16位单片机实现的数字万用表,基于EFM32实现的本方案具有以下优势:

1)超低功耗

EFM32是全球最低功耗的32位微控制器,RTC、DMA可运行在EM2模式下,功耗电流仅为900nA,不运行RTC的模式下可低至600nA,而在不保存RAM数据时更是只有20nA。由于数字万用表为电池供电,对功耗有一定的要求,因此EFM32的低功耗具有明显的优势。

2)集成度高、性能高

EFM32内核的指令效率以及代码密度比传统的8位单片机高,尤其是在算法处理方面具有比较大的优势。在某些对AD精度要求不是太高的环境下可使用片上带有1M采样速率的12位ADC,配合PRS及DMA可以实现精准定时的采样和数据存储。除此之外,EFM32片上集成高达8×36的LCD驱动器,甚至支持16位RGB接口的TFT屏驱动,其支持emwin的GUI界面,可以实现界面管理及波形显示。EFM32带有3个运算放大器及2个16路比较器,可以省去电路上的一些外围器件,节省成本。丰富的集成外设为不同的系统应用提供多样性的选择。

3)扩展性良好

EFM32的TG、G、GG、LG系列之间具有良好的兼容性,同型号不同系列的芯片pin-pin兼容,保证用户在统一的硬件平台上,可进行不同功能需求的裁剪。Flash资源从4KB到1024KB,RAM资源从2KB到128KB。

 

总结

EFM32具有优异的低功耗特性,非常适合于对于低功耗有一定要求的数字万用表的应用。

EFM32内核采用目前流行的Cortex-M0+\M3\M4设计,极大地缩短了开发者的开发时间。

EFM32具有丰富的外设,为系统扩展功能及降低成本提供了条件。

欲了解Silicon Labs EFM32 MCU系列产品的更多信息,请访问:

http://cn.silabs.com/products/mcu/32-bit/Pages/32-bit-microcontrollers.aspx

 

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