【方案】带有LEM的超低功耗MCU，让温室控制系统更稳定可靠

时间： 2019-07-15 来源：世强作者：梧桐叶

技术问答

【摘要】在低功耗温室控制系统方案中，使用的是超低功耗32位EFM32系列MCU作为主控芯片，其带有LEM，睡眠功耗为900nA，运行功耗仅131uA/MHz。高集成度和小封装使系统实现了小型化设计，是对于功耗敏感或者电池供电类应用的最佳解决方案。

温室大棚是用于蔬菜、瓜果、花卉的保护设施，利用温室的气候效应进行农业生产，起到避雨栽培、旱涝保收、反季节调控等作用。随着互联网技术的普及应用，智能温室大棚可以运用互联网技术达到改善蔬菜品质、提高生长速度的目的。大规模的温室大棚，利用人工来调控温室内的环境条件，需要大量的工期和时间。如果应用互联网技术，只需要坐在电脑前点击鼠标，就能在最短的时间里完成人工操作，速度非常快，不存在任何风险。因此，互联网智能温室大棚的未来发展前景十分广阔。

本文向大家介绍一种低功耗温室控制系统的方案，图1为该方案的设计框图。

图1：低功耗温室控制系统方案设计框图

此方案中，现场监测系统为了节省能源和方便使用而采用了电池供电，因此低功耗是系统的设计关键，要保证电池尽可能长时间使用。因此，我们选用SILICON LABS 低功耗系列的EFM32HG210F64-QFN32芯片作为主控芯片，EFM32系列的32位MCU最大的特点就是帮助用户节省功耗。在芯片设计中，其通过五种功耗模式来降低系统功耗，而且睡眠模式时可在不启动CPU内核的情况下，实现外设开启和外设之间通过映射功能进行通讯。

方案中使用Silicon Labs 的高精度Si7020传感器采集温湿度，使用Si1145-M01传感器模块采集棚内的环境光和紫外光；此外，由EPSON的时钟模块RX-8130CE记录时间。将这些值及各控制器的工作状态等信息，传给主控EFM32HG210F64 MCU进行处理，然后把数据通过以太网（W5500）上传到PC机进行分析。分析后，经PC机向下发送各种控制指令，包括发送控制继电器的指令，接着通过继电器控制AC220V、DC24V电磁阀的开通与关断，且实现开窗、风机、灌溉的控制，并保证工作的可靠性，这是本控制器的一个关键功能。

无线蓝牙通讯技术的使用，拓展了控制器的应用范围，实现了计算机和控制器等多方面的互动性。系统设计带有SD卡座和RS232串口，SD卡用作本地存储，而串口可以与电脑相连与控制器通信，使用微控制器控制总线可实现灌溉等操作，同以太网操作方式可以并行。

在本方案中，主控MCU的性能决定了系统的稳定性和可靠性。EFM32系列的MCU具有卓越的低功耗特点，支持电容按键和USB 低功耗模式（900nA的睡眠功耗，131uA/MHz的运行功耗）。可用USB充电检测，其内置USB LDO和晶振，USB为低能耗模式（LEM），内置专用的端点 RAM，显著降低了USB 的电流消耗。一个典型的收发器在空闲时，保持在“接收”模式，消耗高达8 mA电流，而带有LEM，会使收发器保持在一个类似于暂停的小电流模式，同步、中断和大批量传送都得益于LEM。

EFM32系列MCU不仅适用于电池供电的架构，节省外围设备，还能用于无线安全的硬件AES加密，拥有先进的能源管理系统和五个能量模式。其含有丰富的外设资源，而且芯片内部集成高精度多通道高性能的模拟外设，其中包括12位ADC采集和IDAC输出。EFM32HG210F64是ARM Coretex-M0+ CPU，拥有64K的FLASH空间，8K的RAM空间，最多35个通用的GPIO口，片上AES加密。EFM32HG210F64-QFN32的高集成度和小封装，实现了小型化设计，其自主外围设备无需主处理器的干预，是对于功耗敏感或者电池供电类应用的最佳解决方案。

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向幸福出发 Lv7. 资深专家 2017-11-05

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