數字萬(wàn)用表“節能之星”EFM32應用方案

數字萬(wàn)用表，一種多用途電子測量?jì)x器，一般包含安培計、電壓表、歐姆計等功能，有時(shí)也稱(chēng)為萬(wàn)用計、多用計、多用電表，或三用電表。

系統結構

EFM32是由挪威Energymicro公司采用ARM Cortex-M3內核設計而來(lái)的高性能低功耗32位微控制器。它具有突出的低功耗特性，適用于“三表”(電表、水/熱表、氣表)、工業(yè)控制、警報安全系統、健康與運動(dòng)應用系統、手持式醫療設備以及智能家居控制等領(lǐng)域。

圖1是數字萬(wàn)用表的結構框圖，包括供電，測量模塊，存儲芯片，顯示模塊，主處理器，控制按鍵。

圖1：數字萬(wàn)用表結構框圖。

供電

數字萬(wàn)用表一般為9V電池供電，EFM32的工作電壓為1.8~3.8V，工作電壓范圍比較寬，有利于周?chē)骷倪x型。

測量模塊

利用高精度的AD芯片測量不同量程的電阻、電壓、電容或電流等。其中測量電路是將不同的被測量、不同的量程經(jīng)過(guò)一系列的處理統一轉變成一定量限的電壓供AD采集。

存儲IC

保存測量結果，可用于查詢(xún)或波形顯示。

顯示模塊

通過(guò)LCD或TFT顯示測量結果及查尋之前測量結果或顯示其他功能。

主控制器

根據數字萬(wàn)用表功能不同可選擇不同型號的EFM32作為主控MCU。EFM32具有良好的兼容性，同編號芯片引腳為pin-pin兼容。在低端應用中可選擇EFM32TG系列作為主控，其flash和RAM資源為8～32KB和2～4KB;在高端產(chǎn)品中可選擇EFM32TG系列，其與EFM32TG系列 pin-pin兼容，flash和RAM資源為256～1024KB和128KB，帶有TFT驅動(dòng)及USB。

控制按鍵

用于選擇不同的測量量、量程及功能按鍵。

方案優(yōu)勢

相對于傳統的8位、16位單片機實(shí)現的數字萬(wàn)用表，基于EFM32實(shí)現的本方案具有以下優(yōu)勢：

超低功耗

EFM32是全球最低功耗的32位微控制器，RTC、DMA可運行的EM2模式下，功耗電流僅為900nA，不運行RTC的模式下可低至600nA，而在不保存RAM數據時(shí)更是只有20nA。由于數字萬(wàn)用表為電池供電，對功耗有一定的要求，因此EFM32的低功耗具有明顯的優(yōu)勢。

集成度高，性能高

EFM32是Cortex-M3內核，內核的指令效率以及代碼密度比傳統的8位單片機高，尤其是在算法處理方面具有比較大的優(yōu)勢。在某些對AD精度要求不是太高的環(huán)境下可使用片上帶有1M采樣速率的12位ADC，配合PRS及DMA可以實(shí)現精準定時(shí)的采樣和數據存儲。除此外，EFM32片上集成高達8X36 的LCD驅動(dòng)器，甚至支持16位RGB接口的TFT屏驅動(dòng)，其支持emwin的GUI界面，可以實(shí)現界面管理及波形顯示。EFM32帶有3個(gè)運算放大器及2個(gè)16路比較器，可以省去電路上的一些外圍器件，節省成本。豐富的集成外設為不同的系統應用提供多樣性的選擇。

擴展性良好

EFM32的TG、G、GG系列之間具有良好的兼容性，同型號不同系列的芯片是pin-pin兼容，保證用戶(hù)在統一的硬件平臺上，可進(jìn)行不同功能需求的裁剪。Flash資源從最低的4KB~1024KB，RAM資源從2KB~128KB。后續將推出的Cortex-M0+及Cortex-M4F內核的系列，可滿(mǎn)足產(chǎn)品的低端路線(xiàn)和更高端的路線(xiàn)。

總結

EFM32具有優(yōu)異的低功耗特性，非常適合于對于低功耗有一定要求的數字萬(wàn)用表的應用。EFM32內核采用目前流行的Cortex-M3設計，極大地縮短了開(kāi)發(fā)者的開(kāi)發(fā)時(shí)間。EFM32具有豐富的外設，為系統擴展功能及降低成本提供了條件。