【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

时间： 2019-04-23 来源：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的超低功耗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。

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用户_9686 Lv8 2019-07-07

典型应用，学习了！

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