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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

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 产品特性 • 内核与系统 – 32 位 ARM® Cortex™-M0 处理器内核 – 工作频率可达 72MHz – 32 个指令周期 32 位硬件乘法器 – 32 个中断源，可配置 4 层中断优先级 – 支持 SWD 调试接口 – 支持位带 • 存储器 – 64K/48K/32K/16K 字节闪存程序存储器 – 8K/6K/4K 字节 SRAM – Flash 1Bit ECC • 时钟、复位和电源管理 – 1.8V ~ 5.5V 供电 – 片上电容 LDO 为芯片内系统供电，LDO 带过流保护 – 上电/断电复位(POR/PDR)、7 档可编程电压监测器(PVD) – 内嵌 72MHz(±1.5%全温度范围) 高速振荡器，常温精度 0.5% – 内嵌低速振荡器 256KHz – 内置时钟安全系统(CSS) – WDT 复位 • DMA 支持 – 支持的外设：FLASH，CRC，TIMER，ADC，SPI，IIC，UART • 多达 44 个快速 IO – 27/29/42/44 个多功能双向 IO，支持开漏输出 – IO 内置上拉电阻 40K，下拉电阻 40K – 4 个 IO 可以触发边沿响应中断，唤醒低功耗模式 • 华大电子MCU CIU32M010 通讯接口外设 – 2 路 SPI，主机模式下支持 24Mbit/s，支持 1/2 线主从模式，支持 IIC 模式 – 2 路 UART，支持单线通信 • 比较器 – 2 个高速比较器，4 档迟滞电压可配置，具备唤醒能力 – 支持轨到轨电压输入 – 支持内部 6 位 DAC 参考 – 支持中断、刹车 – 支持功耗配置 • 运算放大器 – 2 个运算放大器，8 个增益放大倍数可选，支持 4 种工作模式 – 支持单端、差分输入 – 支持内部失配校准 – 支持内部 VCM – 支持 PGA 模式放大倍数：单端 1/2/4/8/12/16/24/32 差分 1/3/7/11/15/23/31 • 10 个定时器 – 1 个 16 位高级定时器，4 个独立通道（带 4路互补），支持输入捕获/输出比较/互输 出/PWM 输出/单脉冲输出/正交编码输入，支持中心/边沿对齐,支持死区控制和紧急刹车 – 5 个 16 位通用定时器，支持输入捕获/正交编码输入/输出比较/PWM 输出/单脉冲输 出，霍尔传感器接口，支持中心/边沿对齐 – 1 个 16 位基本定时器，提供时间基准,支持低功耗 – 1 个独立看门狗 – 1x7bit 窗口看门狗 – 1 个系统时间定时器：24 位自减型计数器 •华大电子单片机 高安全性 – 支持硬件加解密程序，防止程序被盗 – 支持 16/32 位 CRC 校验，保证数据准确性 – 支持 ECC 纠错，提高程序存储可靠性 • MCU低功耗模式 – 支持 IDLE，STOP，SLEEP 模式 – 5.2uA@SLEEP：5V，系统时钟 256KHz，等待 IO 按键唤醒，CPU 停止 – 2.9uA@SLEEP：5V，没有其它外设，等待IO 按键唤醒，所有时钟关闭，CPU 停止 – 唤醒时间 24us • 1 个 12 位高精度 ADC – 支持 1.2MSPS 采样率 – 支持 13 路转换通道 – 支持内部参考电压 – 支持阈值比较 – 支持注入转换功能 – 转换范围：0 ~ V AVCC • 96 位的芯片唯一 ID(UID) • 封装 – SSOP24 – LQFP32 – LQFP48 • 工业级温度范围 – -40℃ ~ 105℃ 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

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