EFM32单片机应用系列一：手持式激光测距仪设计参考
概述
随着现代科技的发展以及人们生活水平的提高，便携式激光测距仪在各行各业中都有广泛的应用，如建筑业，高尔夫，行车速度与车距测量。激光是一种电磁波，具有方向性强、单色性好、相干性好、亮度高等特性，使其成为测距的首选电磁波。
目前常用的激光测距方法主要有：
1、 脉冲测距法：利用脉冲激光器发射单次激光脉冲或激光脉冲串，测量激光脉冲到达目标并由目标返回到接收器的往返时间，由此运算目标距离。此方法误差较大，适用于远距离测量。
2、 干涉测距法：利用光的干涉原理，通过测量激光发射与接收这间的干涉条纹来测量距离。此方法精度非常高，但只能测量相对距离，不能测量绝对距离。
3、 相位式测距法：采用连续调制的激光光束照射实测目标，通过测量光束往返中产生的相位变化，换算出目标的距离。此方法在采用合作目标反射器，多把尺的情况下，可实现高精度的远距离测量。
系统结构
EFM32 32位单片机是由SILICON LABS公司采用ARM Cortex-M内核设计而来的高性能低功耗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。
图1是手持式激光测距仪的结构框图，包括供电及充电，激光发射电路，激光接收电路，存储芯片，显示模块，主处理器，控制按键。
图 1：手持式激光测距仪结构框图
1、供电及充电
手持式激光测距仪为电池供电，带充电电路，EFM32的工作电压为1.8~3.8V，工作电压范围比较宽。
2、激光发射电路
通过PWM产生不同频率的调制信号，实现多测尺测量。将调制的正弦信号通过激光发射器发射向待测目标。
3、激光接收电路
将接收信号通过高速运放进行放大，由ADC进行采样确定波形相位。
4、存储IC
将测量结果保存。
5、显示模块
通过LCD或TFT显示测量结果及查寻之前测量结果或显示其他功能。
6、主控制器
根据测距仪功能不同可选择不同型号的EFM32系列作为主控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8～32KB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32～128KB和8～16KB，带有TFT驱动及USB。
7、控制按键
根据产品使用领域定义不同功能。
方案优势
相对于传统的8位、16位单片机实现的手持式激光测距仪，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可运行的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。由于手持式激光测距仪为电池供电，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是Cortex-M内核，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，这在计算相位差上有明显的优势。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，更精确的得到返回波形的相位，使MCU具有更快的处理及响应外部事件的能力，更适合本应用方案。除此外，EFM32片上集成高达8X36 的LCD驱动器，甚至支持16位RGB接口的TFT屏驱动，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系列之间具有良好的兼容性，同型号不同系列的芯片是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。
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手持式激光测距仪的应用。EFM32内核采用目前流行的Cortex-M内核设计，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。
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SILICON LABS 32-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 32位MCU选型，频率24MHz~80MHz，Flash存储4kB~2048kB，RAM存储2kB~512kB。
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产品型号
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品类
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系列
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Vdd min（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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Debug Interface
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Cryptography
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Dig I/O Pins
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DAC
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USB
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Cap Sense
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LCD
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Timers (16-bit)
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SPI
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RTC
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Comparators
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EFM32GG290F512-BGA112
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32位MCU
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EFM32 Giant Gecko
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128
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1.98
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10x10
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±2%
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ETM; SW
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AES-128 AES-256
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12-bit, 8-ch., 1 Msps
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12-bit, 2 ch.
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Cap Sense
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Temp Sensor
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3
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RTC
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
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SILICON LABS EFM32PG23/EFM32PG22 32-bit Microcontrollers选型表
EFM32PG23 Series 2 and EFM32PG22 Series 2 MCUs
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产品型号
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品类
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Series
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Core
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Max GPIO
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Max LCD Segments
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Max Temperature（℃）
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Vdd Min (V)
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Vdd Max (V)
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
|
Dig I/O Pins
|
Security
|
ADC 1
|
USB
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Temp Sensor
|
UART
|
RTC
|
Package Type
|
Package Size (mm)
|
Internal Osc.
|
Debug Interface
|
Cryptography
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|
EFM32PG23B200F128IM40
|
Microcontroller
|
EFM32PG23 Series 2
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ARM Cortex-M33
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34
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4 x 20
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125
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1.71
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3.8
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80
|
128
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64
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29
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Vault
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16-bit, 12-ch., 1 Msps
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×
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Temp Sensor
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3
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RTC
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QFN40
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5x5
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2%
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Secure; SW; ETM
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AES-1
AES-256
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
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SILICON LABS EFM32 Wonder Gecko 32-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 32位MCU选型，基于48MHz Frequency,64kB~256kB Flash,32kB RAM等参数进行选型。
|
产品型号
|
品类
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Frequency（MHz）
|
Flash (kB)
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RAM (kB)
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Dig I/O Pins
|
ADC 1
|
DAC
|
Cap Sense
|
Temp Sensor
|
Timers (16-bit)
|
UART
|
USART
|
SPI
|
I2C
|
I2S
|
EMIF
|
RTC
|
Comparators
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Vdd min（V）
|
Vdd max（V）
|
Package Type
|
Package Size (mm)
|
Internal Osc.
|
Debug Interface
|
Cryptography
|
ADC
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|
EFM32WG230F128-QFN64
|
Microcontroller
|
48
|
128
|
32
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56
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12-bit, 8-ch., 1 Msps
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12-bit, 2 ch.
|
Cap Sense
|
Temp Sensor
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4
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5
|
3
|
3
|
2
|
1
|
0
|
RTC
|
2
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1.98
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3.8
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QFN64
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9x9
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±2%
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ETM; SW
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AES-128 AES-256
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8 x Ch 500 x MSPS 12 x bit
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
电子商城
现货市场
服务
支持微型计算机 、便携式计算机显示设备、投影仪、打印设备、绘图仪、多用途打印复印机、扫描仪、计算机内置电源、电源适配器、充电器、服务器、收款机等产品中国强制性产品认证。
提交需求>
可定制波导隔离器频率覆盖5.5GHz~110GHz，插损损低至0.25dB、隔离度、正向方向功率、封装尺寸参数。
最小起订量： 1pcs 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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