【成功案例】大华无线烟感报警器采用Silicon Labs 32位MCU EFM32HG系列,关断模式仅20nA

2019-04-23 世强
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日常生活中,无线烟感等烟雾报警器可以帮助人们及时发现起火点,对预防重大火灾事故有着重要的作用。但由于无线烟感报警器,由于采用电池供电,整个系统都需要低功耗,这给电子器件,尤其是主控MCU的选型,带来了挑战。


全球领先的以视频为核心的智慧物联解决方案提供商和运营服务商——浙江大华技术股份有限公司(以下简称:大华股份),携手世强代理的世界知名精密混合半导体器件方案提供商SILICON LABS超低功耗32位MCU EFM32HG系列作为主控MCU,倾情打造“独立式光电感烟火灾探测报警器”(以下简称:无线烟感)。


Silicon Labs 32位MCU,具有功耗低、性能好、集成度高及系统成本低等优点,大华股份认为,它是无线烟感主控MCU的理想之选。

图1  大华股份采用“32位MCU EFM32HG +NB-IoT”器件的独立式无线烟感火灾探测报警器

图2   采用超低功耗32位MCU EFM32HG系列芯片作为主控器件的无线烟感电路结构框图

 

一、功耗低。

包括EFM32HG在内的EFM32系列超低功耗32位MCU,通过运用如下3个技术及措施,获得了优秀的低功耗优势:

1、  EFM32HG提供5种功耗模式,功耗模式丰富,且各模式下绝对功耗低。

如下图3,其中,EM4模式下功耗仅20nA。另外,当从EM3深度休眠模式唤醒到EM0全速工作时,仅需2uS、唤醒时间快,同样可以实现低功耗的效果。在此特性下,通过“工作”à “休眠”à唤醒à “工作”à工作模式循环,可使单片机获得极低的平均功耗。

图3  超低功耗32位MCU EFM32HG功耗模式下的功耗及唤醒到EM0模式的时间

 

2、  外设功耗低,并可通过特有的“外设反射系统”一步降低功耗。

EFM32HG模拟外设,如ADC,12位、500ksps、内部1.25V参考电压,功耗仅345uA,模拟比较器,仅200nA等;而数字外设,如下图3,比如,常用的LEUART,具备串口功能,但功耗仅150nA,RTC,仅100nA。可见,这些外设自身功耗都有相当的优势。

图4 EFM32HG数字外设功耗

另,EFM32HG还提供了“外设反射系统”,在该系统作用下,当EFM32HG处于低功耗模式时,通过外设间的配合,会尽可能地让MCU内核处于休眠状态而不影响外设工作,使得MCU获得更低的平均功耗。 如下图5,就是“外设反射系统”应用实例。

图5  当MCU休眠时、Timer0通过PRS触发ADC0启动采样

 

3、“Energy Profiler”开发工具,是低功耗设计的强大助手。

为了让工程师在开发EFM32时能够实时掌握功耗情况,Silicon Labs在studio中集成了“Energy Profiler”功耗评估工具(如下图6)。通过同STK共同使用,它可以实时记录功耗曲线,可以标示某一时刻功耗,还可以计算某一段时间的平均功耗。另,它不仅可以测试STK的功耗,还可以通过STK给自己板子供电、从而测试自己板子的功耗。总之,“Energy Profiler”能在系统开发中,让工程师做到对功耗“心中有数、有的放矢”,能从源头把控低功耗设计。

图6  energy profiler

二、集成度高。

如下图7,可以发现超低功耗32位MCU EFM32HG集成了丰富的片上资源,完全可以满足无线烟感的应用需求。

·  丰富的数字外设:UART, LEUART, SPI, IIC, LEUSB(部分), RTC, timer,等。

·  丰富的模拟外设:ADC, DAC, analog compare,等。

·  丰富的偏上时钟源:HFRCO、LFRCO、ULFRCO、USHFRCO,等。

 

图7  超低功耗32位MCU EFM32HG内部资源框图

三、系统成本低。

无线烟感使用量庞大,对成本很敏感。超低功耗32位MCU EFM32HG除自身价格不高外(因是主推料),还因自身特性,也可以降低系统成本。

1、功耗低可降低电池成本。

EFM32HG有着优秀的低功耗,为了实现相同的电池使用寿命,这可以让工程师选择容量更低的电池,从而节约了电池使用成本。

2、高集成度可以降低BOM成本。

·  EFM32HG片上集成了振荡器,无需外扩时钟芯片,可以降低成本;

·  EFM32HG片上集成了电压调节器及复位电路,除比分立器件更省电外,也可以降低BOM成本。

3、EFM32HG支持多种封装形式,其中包含CSP36封装,体积仅3*3mm,可减少PCB面积占用,不仅有助于实现产品小型化,更能降低系统成本。

 

综上述,世强代理的Silicon Labs 32位MCU EFM32HG系列,具有低功耗、高集成度、系统成本低等优势,可完美应用于无线烟感。除此之外,该MCU还可广泛应用于能源、天然气、水和智能电表、智能家居、卫生和健身应用等领域。

 

超低功耗32位MCU EFM32HG的典型应用

·  警报和安全系统

·  工业和家庭自动化设备

·  能源、天然气、水和智能电表

·  卫生和健身应用

·  智能家居。

 

世强是Silicon Labs官方授权一级分销商,也是中国区最大的代理商,全线代理其旗下所有产品。世强致力于硬件研发服务,可提供Silicon Labs EFM32系列MCU芯片在物联网领域的应用解决方案、Demo支持和技术服务等。

授权代理商:世强先进(深圳)科技股份有限公司
技术资料,数据手册,3D模型库,原理图,PCB封装文件,选型指南来源平台:世强硬创平台www.sekorm.com
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  • 用户_9686 Lv8 2019-07-07
    典型应用,学习了!
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描述- This repo contains simple peripheral examples based on emlib for Series 0, Series 1, and Series 2 devices.

型号- EFM32G,EFR32MG13,EFR32MG14,EFR32MG12,EFM32GG11,EFM32,EFM32TG,EFM32TG11,EFM32ZG,EFR32FG1,EFR32FG22,EFR32BG22,EFM32GG,EFR32BG21,EFR32,EFR32MG1,EFR32MG22,EFR32BG1,EFR32MG21,EFM32WG,EFM32LG,EFM32PG12,EFR32FG13,EFR32FG12,EFM32HG,EFM32PG1,EFR32BG13,EFR32BG12,EFR32FG14

开发环境(软件/固件)  -  SILICON LABS RAR 英文 下载

【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。

技术探讨    发布时间 : 2016-07-01

Silicon Labs(芯科科技)Gecko系列32位MCU选型指南

目录- Gecko™MCUs Energy-friendly microcontrollers   

型号- EFM32G,EFM32LG,EFM32GG11B,EFM32GG12B,EFM32PG,EFM32TG,EFM32TG11B,EFM32HG,EFM32GG,EFM32WG,EFM32ZG,EFM32JG

选型指南  -  SILICON LABS  - REV A  - SEPTEMBER 2018 PDF 英文 下载

【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。

方案    发布时间 : 2019-07-30

【经验】32位MCU EFM32ZG与5V系统连接的电平转换接口电路设计

Silicon Labs的EFM32ZG系列是超低功耗和低能耗的32位MCU,在与5V系统连接时,EFM32ZG的GPIO无法直接接到5V的GPIO上,长期工作有引起芯片损坏的风险。因此与5V系统连接时需要依靠外部的电平转换电路保证芯片的可靠工作。本文就将介绍其设计与注意事项。

设计经验    发布时间 : 2020-09-27

【应用】功耗电流仅900nA的32位MCU在GPS定位器上的应用

相对于传统的8位、16位单片机实现的GPS追踪器,基于EFM32JG实现的本方案具有超低功耗、集成度高和扩展性良好的优势。

新应用    发布时间 : 2019-09-05

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品牌:SILICON LABS

品类:32位MCU

价格:¥12.9143

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品类:Wireless Gecko SoC

价格:¥8.1764

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品类:Mixed-Signal MCU

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品类:Mighty Gecko Multi-Protocol Wireless SoC

价格:¥27.0929

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品牌:SILICON LABS

品类:Wireless SoC

价格:¥31.7756

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品类:Transceiver

价格:¥15.8878

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品牌:SILICON LABS

品类:8 BIT MCU

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品类:8 BIT MCU

价格:¥3.9026

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品牌:SILICON LABS

品类:Wireless SoC

价格:¥35.3989

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品牌:SILICON LABS

品类:8位MCU

价格:¥5.8534

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品类:Switch Hall Effect Magnetic Position Sensor

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品类:Light Sensor

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品类:8位MCU

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品类:8 BIT MCU

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品类:Wireless SoC

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品类:Mixed-Signal MCU

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品类:8 BIT MCU

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品类:8位MCU

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品类:8位MCU

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