EFM32应用方案之电磁流量计
电磁流量计是一种测量导电介质体积流量的计量仪表，具有测量精度高、稳定性好、可靠性高等特点。电磁流量计除可测量一般导电液体的流量外，还可测量液固两相液体、高粘度液体及盐类、强酸、强碱液体的体积流量，可广泛应用于水泥、化工、轻纺、冶金、矿山、造纸、医药、给排水、食品饮料、环保等工业技术部门，其产品的性能、质量和可靠性对上述企业的经济效益有着重要的影响。
传统电磁流量计一般采用8位或16位的单片机，单片机处理性能较弱和外围接口少，同时不合适做低功耗设计；针对用电池供电的电磁流量计，系统需使用低功耗、高处理性的32 位处理器，为此以下将详细阐述基于EFM32的电池供电的电磁流量计方案。
电磁检测原理
电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电压，工作原理如图1所示。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬（橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。
图1：电磁流量计原理图
B－磁通密度；D－测量管内径；V－流量信号（电动势）；U－液体平均轴向流速；则根据法拉第电磁感应定律，感应电压强度可用下面的简式表达： V=kBLeU。
在圆形管道中，体积流量是：
由上式可见，体积流量qv与感应电动势v和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关。这就是电磁流量计测量导电液体体积流量的原理。
系统框架
基于EFM32的电磁流量计主要包括微控制器、流量传感器、系统电源、信号调理电路，共4个部分，系统框图如图2所示。
图2：电磁流量计系统框架
微控制器
电磁流量计的主控MCU可以选取带LCD驱动能力的EFM32TG840F32或EFM32G840F128，由于EFM32的产品各系列之间对应型号引脚直接兼容，用户可根据实际项目功能需求进行功能裁剪或升级。主控MCU通过DA输出励磁信号驱动流量传感器的励磁线圈产生磁场，并负责采集与处理流量传感器输出的感应电动势，同时可控制按键、显示等人机界面；励磁信号可采用三值低频方波励磁形式，如图3所示：
图3：励磁信号波形
流量传感器
电磁流量计的主要特点：传感器结构简单，没有机械转动测量部件；在测量过程中，不受被测介质温度、粘度、密度以及电导率（在一定范围内）的影响；量程范围极宽，并只与被测介质的平均流速成正比，而与轴对称分布下的流动状态（层流、湍流）无关，而且反应灵敏，线性好。
系统电源
电磁流量计为电池供电，EFM32的工作电压为1.85~3.8V，工作电压范围比较宽，在一些3.6V的电池供电系统中无需前端添加LDO芯片。
方案优势
相对于传统的8位、16位单片机实现的电磁流量计，基于EFM32实现的本方案具有以下优势：
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。同时，片上更是集成了低功耗外设：低功耗UART及I2C可运行于EM2模式下，可在CPU睡眠模式下实现数据的收发及数据识别唤醒。由于电磁流量计为电池供电，对功耗有一定的要求，在对功耗要求比较高的场合甚至可由EFM32控制各模块的供电，最大限度的提高其待机时间，因此EFM32的低功耗具有明显的优势。
降低成本
EFM32TG/G系列单片机采用ARM公司的Cortex-M3内核设计，其运算性能优异，支持硬件乘法器及除法器，支持ARM和Thumb2指令集，使程序代码密度高，执行效率快。片上集成有AD、DA信号采集与输出模块。在显示上，EFM32集成了最高达8*36段LCD驱动，LG和GG系列可支持320*240的16位TFT的RGB驱动，在带显示产品上可节省显示驱动IC。
总结
EFM32具有优异的低功耗特性，非常适合于对于用电池供电的电磁流量计应用。EFM32内核采用目前流行的Cortex-M3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。因此，EFM32非常的适合于电磁流量计的应用。
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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)
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Dig I/O Pins
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Security
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ADC 1
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USB
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Temp Sensor
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UART
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RTC
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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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EFM32PG23B200F128IM40
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Microcontroller
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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
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128
|
64
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29
|
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 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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Vdd max（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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ADC 1
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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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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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UART
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USART
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SPI
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I2C
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I2S
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EMIF
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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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48
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512
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128
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1.98
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3.8
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BGA112
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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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90
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12-bit, 8-ch., 1 Msps
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12-bit, 2 ch.
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-
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Cap Sense
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-
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Temp Sensor
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4
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7
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3
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3
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2
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1
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0
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RTC
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2
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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。
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产品型号
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品类
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Dig I/O Pins
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ADC 1
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DAC
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Cap Sense
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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UART
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USART
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SPI
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I2C
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I2S
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EMIF
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RTC
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Comparators
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Vdd min（V）
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Vdd max（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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ADC
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EFM32WG230F128-QFN64
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Microcontroller
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48
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128
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32
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56
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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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4
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5
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3
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3
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1
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0
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RTC
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2
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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
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SILICON LABS EFM32 Leopard 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。
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产品型号
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品类
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Dig I/O Pins
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ADC 1
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DAC
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Cap Sense
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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UART
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USART
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I2C
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I2S
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EMIF
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Comparators
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Vdd min（V）
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Vdd max（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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EFM32LG230F128G-QFN64
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Microcontroller
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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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4
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3
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3
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2
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0
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RTC
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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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选型表 - SILICON LABS 立即选型
电子商城
现货市场
服务
可定制电机的连续转矩范围1Nm至2000Nm，峰值转矩3Nm至5500Nm，电机延长线长度、变换编码器类型。
最小起订量： 1 提交需求>
可定制插座连接器的间距1.25mm~2.54mm；列数：单列/双列/三列/四列；端子类型：直焊针、直角焊针、表面贴装式、无焊柔性针压接、绕接、载体.；镀层、车针长度/直径、连接针长度等参数可按需定制。
最小起订量： 1 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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