原创 CSU8RP1001太阳能厨房秤应用笔记

2013-5-23 14:28 950 11 11 分类: 消费电子

历史修改记录

时间

记录

版本号

2011-9-30

初稿完成

1.0

2011-12-9

9脚命名为AVDD,增加注意事项

1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

目   录

历史修改记录... 2

目   录... 3

1       概述... 4

2       原理... 5

3       芯片介绍... 6

3.1        芯片特性... 6

3.2        芯片引脚定义... 7

3.3        封装图... 8

4       范例... 9

4.1        规格... 9

4.2        使用说明... 9

4.3        校准说明... 9

4.4        原理图... 10

4.5        逻辑图... 11

4.6        物料清单... 12

5       注意事项... 13

5.1.1         硬件... 13

5.1.2         软件... 13

5.1.3         IDE开发板及开发软件... 14

5.1.4         离线烧录器... 14


 

1         概述

太阳能衡器符合低碳环保的理念,是衡器发展的必然方向。与传统衡器相比,目前太阳能衡器制造成本偏高,在当今衡器厂商以低价格来占领市场份额的现状,太阳能衡器还很难替代传统衡器。芯海科技在其太阳能衡器芯CSU11XX系列基础上推出了更具市场竞争力的CSU8RP1001,此款芯片提高了测量速度和精度,使太阳能衡器制造成本有明显的下降,使太阳能衡器替代传统衡器成为可能。

  

2         原理

传统衡器系统中,传感器和芯片测量模块占据了90%以上的功耗,因此,采用高速脉冲供电,减少测量时间是降低衡器系统功耗的关键。芯海科技此款CSU8RP1001 SOC芯片,实现了高速高精度测量上的突破,当ADC 输出速率为1.9khz,PGA=136,Vref=2.6V时,有效位仍然达到16bit。此核心ADC单元高速高精度的特性,使得采用高速脉冲测量成为可能,大大降低了系统的平均功耗。

传统衡器的MCU内核和LCD驱动模块,消耗的电流虽然很小,但对于太阳能衡器微安级的供电电源来说,也是非常之大。CSU8RP1001在LCD驱动模块上采用创新的方法获取LCD偏置电压,使此模块消耗的电流低于1uA,却能驱动较大尺寸的液晶显示器。

基于CSU8RP1001设计的太阳能衡器,MCU和ADC通过间隙工作,其它时间只打开显示模块,然后进入睡眠模式,以此方式来实现低功耗。整机工作电流计算工式如下:
 

太阳厨房a.jpg

TDRDY AD输出的间隔时间

N 为完成一次测量所需的AD笔数

IA 是模拟部分电流

IS 是传感器消耗的电流

TD 是数字部分工作的时间

ID 是数字部分工作的电流

TS 是间隔多少时间测量一次

ILCD 是LCD模块电流

IWDT 是看门狗模块电流

IStart 是复位电路电流

在各种测量模式下的消耗电流对照情况如下表:(以1 kohm阻抗和灵敏度为1mV/V的传感器为例)

太阳厨房b.jpg

 3        芯片介绍

3.1  芯片特性
 

高性能的RISC 中央处理器(CPU)

  • 8位单片机MCU
  • 内置4K×16位一次性可编程存储器(OTP ROM)
  • 256字节数据存储器(SRAM)
  • 只有39条单字指令
  • 8级存储堆栈
  • 支持在线烧录

振荡器

  • 内带16MHz振荡器,精度为±3%
  • 外部32768Hz晶振(RTC)或4MHz~8MHz晶振

外设特性

  • 10位双向I/O口
  • 10位可扩展的输出端口
  • 1路蜂鸣器输出
  • 4×14的LCD驱动
    • 可选择内部晶振,外部晶振,WDT晶振作为时钟源
    • 可选择两种不同的LCD驱动波形
    • 可选择不同的偏置电压产生方式
  • 2个外部中断
  • 低电压检测(LVD)引脚(内部提供2.4V、2.5V、2.6V、2.7V、2.8V、3.2V 、3.6V电压比较)
  • 内置温度传感器

模拟特性

  • 模数转换器(ADC)
    • 2路模拟输入
    • 24位分辨率,有效精度15位(PGA为68时,输出速率为7.8KHz)。

—  内部集成的可编程增益放大器能提供4、64、128、256等不同倍率的增益。

—  ADC的输出速率30.5Hz~62.5KHz

  • 内带电荷泵(2.6V 2.8V 3.0V 3.2 V)
  • 内带稳压器供传感器和调制器(2.3V,2.5V,2.8V,3V)

专用微控制器的特性

  • 上电复位(POR)
  • 上电复位延迟定时器(39ms)
  • 内带低电压复位(LVR)
  • Timer1

— 8位可编程预分频的8位的定时计数器

  • Timer2

— 8位可编程预分频的8位的分频器

  • 扩展型看门狗定时器(WDT)

— 可编程的时间范围

  • 电压工作范围
  • DVDD 2.4V~3.6V  (不用内部LDO)
  • AVDD 2.4V~3.6V  (不用内部LDO)

低功耗特性

  • MCU工作电流

—  正常模式1mA@1MHz 2mA@4MHz(工作电压3.3V);

  • 休眠模式下的电流小于3.0uA

 

封装

  • 54-PIN dice

应用场合

  • 太阳能人体秤、厨房秤
  • 低功耗便携测量

3.2芯片引脚定义
 

太阳厨房c.jpg

3.3封装图

太阳厨房d.jpg

PCB芯片衬底铜箔尺寸建议:3.0 X 3.0 mm       需接地(AGND)

              PAD尺寸:80 X 80 um

未完,详情见附件

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