【技术大神】基于32位MCU EFM32ZG的智能电池设计
看到这个标题，可能会有人不屑，“不就是个电池嘛，整啥单片机，正负一对接，给系统供电就是了，没电再充，搞那么复杂干嘛”。是的，对于用户而言，任何电池的使用，就是这么简单，只要正确的将正极与负极接入系统的电源接口即可。但是，现如今越来越多的电子设备可不像过去的收音机、手电筒那样，电池没电了换个满电的进去，而是有着严格的开机与关机过程的。
设想一下，你正在笔记本电脑上编写文档，因为电池没电，突然断电，后果，轻则，文档没有保存，需要重新编写；重则，电脑无法开机，需要进行修理。当然，这是我们设想的情况，现实中的实际情况是怎样呢？事实上，笔记本电池不会因为将自己存储的电量放的一干二净而突然断电的。它会实时和电脑通讯，告诉电脑它的剩余电量还有百分之几，用户也可以通过电脑看到电池的电量信息，决定要不要连接适配器。如果用户一直都没有连接适配器，当电脑显示的电池电量为0%时，电脑在保存用户的当前文档后，就会自动关机。
这个0%并不是说电池没电了，而是提示用户，当前电量即将不能保证电脑的正常工作，为了保护电脑不因电量不足而受到损坏，现在必须自动关机。从这个情形中，我们发现，笔记本的电池除了供电功能外，它还要不时的与电脑交流，让电脑对它当前的运行状态了如指掌。这就是智能电池，当然要整单片机了！
笔者曾经用芯科的32位MCU EFM32ZG作为主控，设计过一款电池，系统框图如图1所示。
图1：智能电池系统框图
该系统可以通过I2C接口，以10Hz的频率，向主机回报电池总容量、剩余电量百分比、电压、电流、温度等参数信息。虽然EFM32ZG的I2C支持SMBus模式，但由于EFM32ZG只有一路硬件I2C，且已被主机通讯占用，若选用两路I2C的器件，成本就会提高，好在该系列引脚很多，可以用GPIO模拟SMBus与电量监测计进行通讯，获取其采到的电池信息，并对信息处理后，保存在缓存中，以便在I2C主机需要时，及时将数据上报。
EFM32ZG在EM2（Deep Sleep）模式时的功耗不到1.5μA，也非常适合使用在该设计上。因为绝大多数时候，电池都是处于休眠状态，只有在按下按键或者接入充电器到PACK+/-时，EFM32ZG才会被唤醒，打开MOS开关，显示当前电量，进入放电状态，或者打开MOS开关，进入到充电状态。若电池开机之后，既不处于放电状态，也不处于充电状态，则电池会在一定的时间之后，自动进入到休眠状态，以节省电量。只有在休眠时的功耗足够低，电池存放的时间才会足够久。
该电池在软件设计上，也并不是很复杂。软件流程详见图二。两个IO中断来用响应按键按下与充电器接入的事件，从而唤醒MCU进入正常工作状态；I2C中断用来响应主机对电池数据的请求。其余是一些必要的逻辑判断，来决定是继续工作，还是进入休眠。
图2：智能电池软件流程图
以上，是笔者分享自己的一个项目实例。读者可以以此作为参考，结合实际的项目需求，删改一些不适的设计，增加一些自己认为更合理的设计，使自己设计出的产品更加人性化，更加智能。
作者：車車
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小小方 Lv6. 高级专家 2019-10-18了解 -
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天蓝蓝 Lv2. 工程师 2018-07-26学习了，第一次接触智能电池 -
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80分每天 Lv5. 技术专家 2018-01-11实践者的文章，学习了 -
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Albert Lv7. 资深专家 2017-10-26不错哦，很有意思！ -
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用户_8239 Lv7. 资深专家 2016-08-06框图清晰，流程图详细，绝对的大神文章 -
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用户_8239 Lv7. 资深专家 2016-08-06方法不错，值得借鉴 -
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用户_8239 Lv7. 资深专家 2016-07-27智能电池设计适应当前节能减排的大趋势。 -
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用户65549834 Lv3. 高级工程师 2016-07-25写的很实用，很有启发性，值得细读 -
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用户54886136 Lv1. 初级工程师 2016-07-25大神的设计有前景，值得推广 -
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我就是我 Lv7. 资深专家 2016-07-23很有前景.
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涨姿势！ 小壁虎MCU是这样做到低功耗的！
EFM32系列是世界上最节能的微控制器，特别适用于低功耗和能源敏感型应用。
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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1.98
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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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12-bit, 8-ch., 1 Msps
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12-bit, 2 ch.
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Cap Sense
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
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SILICON LABS EFM32 Zero Gecko 32-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 32位MCU选型，基于24MHz Frequency,4kB~32kB Flash,2kB或4kB 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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AES-128
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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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EFM32ZG222F8-QFP48
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Microcontroller
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24
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8
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2
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12-bit, 4-ch., 1 Msps
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—
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Cap Sense
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Temp Sensor
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2
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AES-128
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2
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1
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RTC
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QFP48
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SW
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
【应用】国产32位MCU CS32F031C8T6助力BMS电池管理系统设计，集成硬件外设丰富，电路简单
现介绍一款应用于BMS的国产芯海科技32位MCU CS32F031C8T6，优势：最高工作频率 48MHz，性价比高；IO口高达39个，接口资源丰富；具有1个内置RTC及一个12位的逐次逼近型ADC，集成硬件外设丰富，减少电路复杂度。
【产品】具有一整套引脚相容的32位微控制器SiM3C1xx系列，系统时钟最高频率为80MHz
Silicon Labs推出的Precision32™系列具有一整套引脚相容的基于ARM®Cortex®-M3的32位微控制器(MCU)设备，闪存大小为32–256kB，在低功耗、模拟性能、可配置性、快速开发和集成方面具有行业领先的优势。
【技术】8位MCU与32位MCU的区别
对某类应用做产品定义和规划时，首要任务之一就是选择理想的处理器/控制器，但开发人员往往难以选择合适的MCU。本文是关于微控制器的技术文章，该文从基本差异、基准性能、应用适用性等角度详细地对8位和32位MCU进行了分析。
【应用】基于低功耗32位MCU EFM32G2X的智能温控器节能解决方案
采用Silicon Labs的ARM Cortex-M3内核EFM32是全球最低功耗的32位MCU，外设丰富,5大超低模式，非常适用于智能温控器。无线WIFI模块采用WGM110，具有卓越的射频性能，并可提供远程范围的稳定无线连接和安全性。
【产品】采用节能外设和能源模式实现低功耗的EFM32 Gecko 32位MCU，专为IoT功能创新设计
Silicon Labs基于ARM®Cortex®-M0+、Cortex-M3和Cortex-M4内核，采用节能外设和能源模式来实现集高性能和低功耗设计于一身的EFM32 Gecko 32位微控制器（MCU）系列，无愧为物联网产品达成省电目标的理想之选！
【应用】32位低功耗MCU EFM32系列的电流数模转换器（IDAC）应用
本应用主要介绍了如何使用Silicon Labs EFM32电流数模转换器（IDAC），并通过部分示例工程来演示其功能。 IDAC常用于提供或吸收可编程电流，实用设计中可通过软件或使用PRS功能来完成IDAC的控制。
电子商城
现货市场
服务
可定制显示屏的尺寸0.96”~15.6”，分辨率80*160~3840*2160，TN/IPS视角，支持RGB、MCU、SPI、MIPI、LVDS、HDMI接口，配套定制玻璃、背光、FPCA/PCBA。
最小起订量： 1000 提交需求>
可定制PCB最高层数：32层；板材类型：罗杰斯高频板/泰康尼高频板/ZYF中英天线板/F4B高频板/高频电路板/高频混压板/高频纯压板等；最大加工尺寸：609*889mm。
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
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