采用32位超低功耗MCU的低成本电磁流量计方案

采用32位超低功耗MCU的低成本电磁流量计方案*传统电磁流量计一般采用8位或16位的单片机*本方案采用了32位MCUEFM32,成本低，合适做低功耗设计电磁流量计是一种测量导电介质体积流量的计量仪表，具有测量精度高、稳定性好、可靠性高等特点。电磁流量计除可测量一般导电液体的流量外，还可测量液固两相液体、高粘度液体及盐类、强酸、强碱液体的体积流量。传统电磁流量计一般采用8位或16位的单片机，单片机处理性能较弱和外围接口少，同时不合适做低功耗设计；针对用电池供电的电磁流量计，系统需使用低功耗、高处理性的32位处理器，为此以下将详细阐述基于EFM32的电池供电的电磁流量计方案。电磁流量计系统框架基于EFM32的电磁流量计主要包括微控制器、流量传感器、系统电源、信号调理电路，共4个部分，系统框图如图2所示。

电池供电流量传感器电池供电流量传感器图1电磁流量计系统框架电磁流量计的主控MCU可以选取带LCD驱动能力的EFM32TG840F32或EFM32G8405128,由于EFM32的产品各系列之间对应型号引脚直接兼容，用户可根据实际项目功能需求进行功能裁剪或升级。主控MCU通过DA输出励磁信号驱动流量传感器的励磁线圈产生磁场，并负责采集与处理流量传感器输出的感应电动势，同时可控制按键、显示等人机界面；励磁信号可采用三值低频方波励磁形式，如图3所示；图2励磁信号波形流量传感器：传感器结构简单，没有机械转动测量部件；在测量过程中，不受被测介质温度、粘度、密度以及电导率（在一定范围内）的影响；量程范围极宽，并只与被测介质的平均流速成正比，而与轴对称分布下的流动状态（层流、湍流）无关，而且反应灵敏，线性好。系统电源：电磁流量计为电池供电，EFM32的工作电压为1.85~3.8V,工作电压范围比较宽，在一些3.6V的电池供电系统中无需前端添加LDO芯片。方案优势相对于传统的8位、16位单片机实现的电磁流量计，基于EFM32实现的本方案具有以下优势：超低功耗：EFM32是全球最低功耗的32位微控制器，RTC、DMA可运行的EM2模式下，功耗电流仅为900nA，不运行RTC的模式下可低至600nA，而在不保存RAM数据时更是只有20nA。同时，片上更是集成了低功耗外设:低功耗UART及I2C可运行于EM2模式下，可在CPU睡眠模式下实现数据的收发及数据识别唤醒。由于电磁流量计为电池供电，对功耗有一定的要求，在对功耗要求比较高的场合甚至可由EFM32控制各模块的供电，最大限度的提高其待机时间，因此EFM32的低功耗具有明显的优势。降低成本：EFM32采用ARM公司的Cortex-M3内核设计，其运算性能优异，支持硬件乘法器及除法器，支持ARM和Thumb2指令集，使程序代码密度高，执行效率快。片上集成有AD、DA信号采集与输出模块。在显示上，EFM32集成了最高达8*36段LCD驱动，LG和GG系列可支持320*240的16位TFT的RGB驱动，在带显示产品上可节省显示驱动IC。后续EFR产品：EnergyMicro后续会推出RF与MCU的SOC产品，在连续接收模式下只有4mA，ft400MHz0dBm的发送功率下5mA，10dBm时为14mA，最大输出功率为17dBm。最大接收灵敏度为-121dBm。传输速度可高达4Mbit/s。它对于实现无线抄表和数据远传功能的电磁流量计非常适合。总结EFM32具有优异的低功耗特性，非常适合于对于用电池供电的电磁流量计应用。EFM32内核采用目前流行的Cor