标签: 低功耗MCU

智能水表是一种利用现代微电子技术和传感技术对用水量进行计量，并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。与传统水表相比，智能水表作为智能化联网工具，是对传统水表的升级，依靠Nb-loT、LoRa等通信技术连接和组网，实现了高效智能化的管理。 华大电子以Arm 32位为内核的系列安全MCU产品，可同时满足智能水表的联网通信技术和多种现代传感技术要求。该产品主要应用领域包括智能水表、便携医疗、智能门锁及其他电池供电的低功耗场景。 为满足智能水表的应用场景和业务功能，华大电子设计开发了基于CIU32L041超低功耗安全MCU的智能水表解决方案。该方案可实现高效智能化的管理，为智能水表的应用提供了有力支持。 1.方案介绍 智能水表解决方案硬件原理框图如下： ​ 编辑 切换为居中 智能水表解决方案硬件框图 ​ 编辑 切换为居中 超声波计量方式智能水表解决方案硬件 以上图为例，超声波计量方式的智能水表解决方案硬件主要由控制主板、超声波计量板、换能器管道、电池组和阀门电机五部分组成。 ​ 编辑 切换为居中 控制主板硬件 除了超声波计量方式，智能水表控制主板还可兼容多种现代传感计量方式，如图2所示的各种传感器接口包括：霍尔、无磁、光电直读等计量传感接口。 控制主板上配置有NB-IOT模块用于与总站后台进行远程通信。 远程通信流程如下： ​ 编辑 切换为居中 远程抄表信息交互流程 水表通过CIU32L041安全MCU内部实时时钟RTC定时唤醒，每日定时与水务公司后台总站进行信息交互，同步表信息，以实现远程抄表、充值及查询功能。 2.方案特点 支持霍尔、无磁、光电直读和超声波四种流量计量方式，其中超声波传感器可通过LPUART唤醒MCU，波特率可达9600bps 整机待机，维持LCD显示，工作电流平均可低至10uA NB-IOT通讯，可实现远程抄表、充值 低功耗模式下实时监测电池电量，低电量自动关阀 VBAT模式下RTC走时与备份寄存器保持，可采用纽扣电池供电，省去小锂电池用作备用电源的成本 3.CIU32L041 安全MCU 智能水表解决方案主控芯片为华大电子CIU32L041，基于Arm内核，最高频率可达48MHz。该产品具有超低功耗、高集成度、高可靠性、高安全的特点。内部集成LCD、ADC、VREFBUF、低功耗COMP、多种定时器、多个USART/I2C/SPI 等丰富的外设资源，支持SM4 安全加密算法。 4.产品特点 VBAT备份电源自动切换，VBAT模式+RTC+备份寄存器的功耗低至1μA，降低备份电源的电池容量需求，节约电池成本 多达56个fast IO，防倒灌且兼容5V通信，其中高驱IO可达20mA 最大支持8COM x 32SEG LCD控制器 – 片内电阻分压，高低驱可动态切换，低功耗下提升显示效果，免外部电容 – 内置电荷泵，VLCD电压可高于VDD且不随VDD变化，即使VDD抖动依旧保持良好显示 效果 内部高精度高速时钟，全温度变化小于±2%，免外部晶体 12位1.14 Msps高精度ADC，可测量高输出阻抗信号 内部参考电压源VREFBUF，为ADC提供参考电压，支持2.048V、2.5V，可通过IO输出 RTC校准精度±0.477ppm，支持闹钟、时间戳、微秒级单位的唤醒定时器，支持温度补偿

1 . 华大电子 MCU CIU32M010 产品简介 CIU32M010、CIU32M030 是使用高性能的 ARM®Cortex™-M0 为内核的 32 位微制器，工作频率可达 72MHz，内置高速存储器 Flash64/48/32/16KB 和 RAM8/6/4KB，丰富的增强型 I/O 端口和 外设连接到外部总线。本产品包含 1 个 12 位 ADC、1 个 16 位高级定时器、6 个 16 位通用定时器、1 个基本定时器、1 个独立看门狗、1 个窗口看门狗、1 个系统时间定时器。还包含标准的通信接口：2 个 SPI/IIC 接口、2 个 UART 接口。 应用方案可通过 ESD 静电±8kV 接触/±15kV 空气、EFT 电快速脉冲群±4.5KV 动态、CS 传导抗扰10V 动态和 CE、RE 性能测试等第三方合格检测，具有高可靠性和高稳定性。 MCU主要特点： • 支持无感有感 FOC/方波/SVPWM 控制，降低成本； • 内部集成 LDO、运放和比较器，可满足单/双电阻电流采样拓扑架构的不同需求； • 内置硬件乘法器和硬件除法器，提高运算速率； • 整体控制电路简洁高效，抗干扰能力强，稳定可靠； • 工作电压和工作温度更宽，确保了供电的通用性和环境的适应性； • 完善的电机控制算法库，降低开发难度； 2. 华大电子 MCU 的 应用 • 生活电器：如燃气热水器、油烟机、冰箱冷凝风机、落地扇、吊扇灯、吸尘器、扫地机、筋膜枪、空气净化器、破壁机、无人机电调、高速吹风机等； • 白色家电：如冰箱压缩机、洗碗机、干衣机、空内空调风机等； • 电动工具：如园林工具（割草机）、手持工具、专业工具（水泵）等； • 绿色骑行：如电动两/三轮车、平衡车、电动滑板车等； 沈阳芯硕科技有限公司是华大电子专业代理商，有技术问题可咨询 我们

此 32 位处理器采用同一套总线来读取指令和加载/存储数据。指令代码和数据都位于相同的存储器地址空间，但在不同的地址范围。程序存储器，数据存储器，寄存器和 IO 端口都在同一个线性的 4GB 的地址空间之内。这是 32 位处理器的最大地址范围，因为它的地址总线宽度是 32 位。此外，为了降低不同客户在相同应用时的软件复杂度，存储映射是按 32 位处理器提供的规则预先定义的。在存储器映射表中， 一部分地址空间由 32 位处理器的系统外设所占用，且不可更改。此外，其余部分地址空间可由芯片供应商定义使用。CIU32M010、CIU32M030 器件的存储器映射表显示了 CIU32M010、CIU32M030 器件的存储器映射，包括代码、SRAM、外设和其他预先定义的区域。简化了每个外设的地址译码。 片上 SRAM 芯片内置 8K 字节的 SRAM。它可以按字节(8 位)、半字(16 位)或字(32 位)进行访问。 SRAM 起始地址为 0x2000_0000。 片上 FLASH 概述 闪存存储器有两个不同存储区域 • 主闪存存储块，它包括应用程序和用户数据区(若需要时) • 副闪存存储块，也叫信息块，其包含两个部分 – 选项字节(Option bytes)－内含硬件及存储保护用户配置选项。 – 系统存储器(System memory) - 闪存接口基于 AHB 协议执行指令和数据存取。 引导配置 芯片复位后，通过客户自己在副闪存的配置，选择 SWDCLK 默认工作是上拉还是下拉。正常启动后， CPU 从地址 0x0000_0000 获取堆栈顶的地址，并从存储器0x0000_0004 位置指示的地址开始执行代码。 位带操作 为了减少 “读-改-写”操作的次数，32 位 RISC 处理器提供了一个可以执行单原子比特操作的位带功能。存储器映射包含了两个支持位带操作的区域。其中一个是 SRAM 区的最低 1MB 范围，第二个是片内外设区的最低 1MB 范围。这两个区域中的地址除了普通应用外，还有自己的“位带别名区”。位带别名区把每个比特扩展成一个 32 位的字。当用户访问位带别名区时，就可以达到访问原始比特的目的。 下面的公式表明了位带别名区中的每个字如何对应位带区的相应比特或目标比特。 bit_word_addr =bit_band_base +(byte_offset×32)+(bit_number×4) 其中： • bit_word_addr 指的是位带区目标比特对应在位带别名区的地址； • bit_band_base 指的是位带别名区的起始地址； • byte_offset 指的是位带区目标比特所在的字节的字节地址偏移量； • bit_number 指的是目标比特在对应字节中的位置(0-7)。 例如，要想访问 0x2000 0200 地址的第 7 位, 可访问的位带别名区地址是： bit_word_addr = 0x2200 0000 + (0x200 * 32)+ (7 * 4)= 0x2200 401C 如果对 0x2200 401C 进行写操作，那么 0x2000 0200 的第 7 位将会相应变化；如果对 0x2200 401C进行读操作，那么视 0x2000 0200 的第 7 位状态而返回 0x01 或 0x00。 沈阳芯硕科技有限公司是华大电子专业代理商，有技术问题可咨询 我们

CIU32M010、CIU32M030 器件是基于 ARM Cortex M0 处理器的 32 位通用微控制器存储器芯片。 采用了哈佛结构，具有低中断延迟时间和低成本调试特性，而且高集成度和增强的特性使这颗处理器适合于那些需要高性能和低功耗微控制器的市场领域。预先定义的存储器映射和高达 4GB 的存储空间，充分保证了系统的灵活性和可扩展性。 系统架构 CIU32M010、CIU32M030 器件采用 32 位多层总线结构，该结构可使系统中的多个主机和从机之间的并行通信成为可能。多层总线结构包括一个 AHB 互联矩阵、两个 AHB 总线和两个 APB 总线。AHB 互联矩阵的互联关系接下来将进行说明。 CIU32M010、CIU32M030 主系统由以下两部分构成： • 2 个驱动单元 – CPU 内核系统总线(S-bus) – DMA 总线 • 2 个存储单元 – 内部闪存存储器 – 内部 SRAM 系统总线 此总线连接 CPU 内核的系统总线(外设总线)到总线矩阵，总线矩阵协调着内核和各个高速部件间的访问。 总线矩阵 (Bus Matrix) • 总线矩阵管理着内核系统总线与各外设模块的访问仲裁，总线矩阵由主模块总线及从模块总线组成。 • AHB 外设通过总线矩阵与系统总线相连。 • AHB 到 APB 桥(AHB2APB bridges-APB)。 • AHB 到 APB 桥在 AHB 与 APB 总线间提供同步连接。 注：当对 APB 寄存器进行 8 位或者 16 位访问时，该访问会被自动转换成 32 位的访问；桥会自动将 16 位或者 8 位的数据 扩展以配合 32 位的宽度。 沈阳芯硕科技有限公司是华大电子专业代理商，有技术问题可咨询 我们

1 . 华大电子 MCU CIU32M010 产品简介 CIU32M010、CIU32M030 是使用高性能的 ARM®Cortex™-M0 为内核的 32 位微制器，工作频率可达 72MHz，内置高速存储器 Flash64/48/32/16KB 和 RAM8/6/4KB，丰富的增强型 I/O 端口和 外设连接到外部总线。本产品包含 1 个 12 位 ADC、1 个 16 位高级定时器、6 个 16 位通用定时器、1 个基本定时器、1 个独立看门狗、1 个窗口看门狗、1 个系统时间定时器。还包含标准的通信接口：2 个 SPI/IIC 接口、2 个 UART 接口。 应用方案可通过 ESD 静电±8kV 接触/±15kV 空气、EFT 电快速脉冲群±4.5KV 动态、CS 传导抗扰10V 动态和 CE、RE 性能测试等第三方合格检测，具有高可靠性和高稳定性。 MCU主要特点： • 支持无感有感 FOC/方波/SVPWM 控制，降低成本； • 内部集成 LDO、运放和比较器，可满足单/双电阻电流采样拓扑架构的不同需求； • 内置硬件乘法器和硬件除法器，提高运算速率； • 整体控制电路简洁高效，抗干扰能力强，稳定可靠； • 工作电压和工作温度更宽，确保了供电的通用性和环境的适应性； • 完善的电机控制算法库，降低开发难度； 2. 华大电子 MCU 的 应用 • 生活电器：如燃气热水器、油烟机、冰箱冷凝风机、落地扇、吊扇灯、吸尘器、扫地机、筋膜枪、空气净化器、破壁机、无人机电调、高速吹风机等； • 白色家电：如冰箱压缩机、洗碗机、干衣机、空内空调风机等； • 电动工具：如园林工具（割草机）、手持工具、专业工具（水泵）等； • 绿色骑行：如电动两/三轮车、平衡车、电动滑板车等； 3. 选型表 沈阳芯硕科技有限公司是华大电子专业代理商，有技术问题可咨询 我们