數(shù)字萬用表“節(jié)能之星”EFM32應用方案

數(shù)字萬用表，一種多用途電子測量儀器，一般包含安培計、電壓表、歐姆計等功能，有時也稱為萬用計、多用計、多用電表，或三用電表。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

EFM32是由挪威Energymicro公司采用ARM Cortex-M3內(nèi)核設計而來的高性能低功耗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(tǒng)、健康與運動應用系統(tǒng)、手持式醫(yī)療設備以及智能家居控制等領(lǐng)域。

圖1是數(shù)字萬用表的結(jié)構(gòu)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(shù)字萬用表結(jié)構(gòu)框圖。

供電

數(shù)字萬用表一般為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，有利于周圍器件的選型。

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)過一系列的處理統(tǒng)一轉(zhuǎn)變成一定量限的電壓供AD采集。

存儲IC

保存測量結(jié)果，可用于查詢或波形顯示。

顯示模塊

通過LCD或TFT顯示測量結(jié)果及查尋之前測量結(jié)果或顯示其他功能。

主控制器

根據(jù)數(shù)字萬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(qū)動及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(tǒng)的8位、16位單片機實現(xiàn)的數(shù)字萬用表，基于EFM32實現(xiàn)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(shù)據(jù)時更是只有20nA。由于數(shù)字萬用表為電池供電，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(nèi)核，內(nèi)核的指令效率以及代碼密度比傳統(tǒng)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可以實現(xiàn)精準定時的采樣和數(shù)據(jù)存儲。除此外，EFM32片上集成高達8X36 的LCD驅(qū)動器，甚至支持16位RGB接口的TFT屏驅(qū)動，其支持emwin的GUI界面，可以實現(xiàn)界面管理及波形顯示。EFM32帶有3個運算放大器及2個16路比較器，可以省去電路上的一些外圍器件，節(jié)省成本。豐富的集成外設為不同的系統(tǒng)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，保證用戶在統(tǒng)一的硬件平臺上，可進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(xù)將推出的Cortex-M0+及Cortex-M4F內(nèi)核的系列，可滿足產(chǎn)品的低端路線和更高端的路線。

總結(jié)

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(shù)字萬用表的應用。EFM32內(nèi)核采用目前流行的Cortex-M3設計，極大地縮短了開發(fā)者的開發(fā)時間。EFM32具有豐富的外設，為系統(tǒng)擴展功能及降低成本提供了條件。