水、气、电、热|N32L4系列低功耗MCU应用案例分享

只看该作者 · 2023-3-1 17:04

国民技术拥有业界领先的低功耗MCU技术、无磁计量技术、低功耗无线射频技术，以及金融级信息安全技术等表计核心技术和全栈芯片产品，面向表计行业客户提供低功耗MCU、低功耗蓝牙BLE5.1 SOC、金融级安全芯片等表计方案核心芯片产品，以及从端到云的智能表计解决方案，上述相关芯片已在智能水表、智能电表、智能燃气表、智能热量表等多种表计产品中获得行业标杆客户的批量应用。

面向智能表计领域的全栈产品

N32L4xx系列低功耗MCU在表计中的应用优势

N32L4xx系列MCU是业内首颗采用40nm工艺制程的低功耗MCU产品，基于其形成的表计方案最大限度地减少能耗和提高测量精度。得益于N32L4xx优秀的低功耗和高集成特性，可延长表计电池寿命并降低系统使用成本。

基于N32L4xx的无磁计量解决方案

表计应用案例分享

1．水表案例|基于N32L436的无磁智能水表

功能特点：

无磁计量采用电磁感应技术实现采样，不受水体杂质及外界强磁干扰影响计量精度，基于N32L436可实现LC和线圈两种无磁计量方案，在智能水表领域获得越来越广泛的市场认可，其主要功能特点如下：

1) MCU集成无磁计量算法，可实现正向/反向计量，计量度数精确至1L。

2) 抗4000高斯汝铁硼强磁干扰。

3) 超低功耗，一节8500mAh电池可续航8年（一天一次）。

4) 采用NB-IoT无线通信，支持BLE4.2/5.0。

5) 支持阀门故障、低电量报警等事件上报，可实现远程阀门控制，支持OTA远程升级。

6) 自动补抄技术，抄表成功率大于99%。

7) IP68防护等级，支持户外安装。

N32L436应用优势：

N32L436内置无磁计量采集算法模块、LCD驱动、比较器、定时器等资源，外围电路精简，单颗芯片同时实现计量与应用处理，大大降低成本，并且具有抗磁干扰、计量精度高，成本低等优势特点。

2．气表案例|基于N32L406低功耗MCU的智能燃气表应用

功能特点：

智能燃气表以远传燃气表为主，可以通过网关或基站实现云平台对智能燃气表终端设备的信息采集和实时控制。同时平台可通过与手机的交互实现用户对智能燃气表的用气量查询、报警、报修、充值缴费等操作。通过N32L406实现的燃气表功能包括：

1) 通过TIMER模块对燃气表皮膜计量模块的脉冲计数或者对燃气表超声波计量模块的气体流速积分运算，从而实现计费功能。

2) 通过内置FLASH存储器保存气量数据和时间日期，以及计价方式和阶梯气价的详细计费标准。

3) 通过内置RTC模块实现日期时间的实时计时功能。

4) 通过内置LCD模块连接到液晶显示屏，显示气量数据和时间日期等信息。

5) 通过USART连接到NB-IOT等通信模块，用于数据交互及平台对终端设备的实时控制。

6) 通过ADC实时检测电池状态做过流过温等保护，通过GPIO控制阀门通断和蜂鸣器报警。

N32L406应用优势：

N32L406的超低静态功耗和运行功耗，以及增强工业级-40℃至105℃工作温度，支持±4KV ESD冲击，能确保燃气表有效防止静电干扰并长期稳定工作。芯片拥有多达9路定时器，可满足气量数据采集计算，同时还拥有1路低功耗定时器和RTC实时时钟，支持闰年万年历、周期性唤醒，支持内外部时钟校准。128KByte片内Flash，支持加密存储、分区管理及数据保护，支持硬件ECC校验，10万次擦写次数，10年数据保持，可有效保护气表内的数据，防止偷盗气等行为。芯片具有1个12bit 4.5Msps ADC，多达16路通道，可满足气表电池电量等信息的采集和管理需求。

3．电表案例|基于N32L406低功耗MCU的三相导轨式电能表

功能特点：

导轨式安装电表为低压照明终端的电能计量提供了有效的解决方案，可广泛应用于楼宇、商场、会展中心、学校、机场、港口及工厂等。基于N32L406的三相导轨式电能表采用模块化结构，体积小巧，安装方便，运行可靠。通过网络预付费系统实现网络式预付费管理功能、在线抄表、数据查询、欠费断电、在线缴费充值送电、远程控制等功能。主要功能特点包括：

1) 强弱电分离设计。

2) 双向电能计量。

3) 预付费。

4) 参数可编程。

N32L406应用优势：

N32L406采用增强工业级可靠性技术，适应复杂电气环境，增强电表可靠性。芯片基于Cortex-M4F内核，支持FPU浮点运算，提供1.25DMIPS/MHz的优异性能，在STOP2模式下工作电流约为2uA，低功耗运行模式工作电流在1mA以内，可以有效降低产品功耗。片内集成2个SPI，速率可达16Mbps；5个串口波特率可配置，支持DMA，最高波特率可达2Mbit/s，可以满足电表产品各种应用功能高速接口需求。芯片具备硬件级高安全性，为代码安全以及用户数据安全提供保护。

4．热表案例|基于N32L436的超声波热量表

功能特点：

超声波热量表为供热系统收费提供结算数据并为其精细化管理提供数据支持，在集中供暖、中央空调和冷热联供等热量计量收费的采暖设施等许多领域获得了成功的应用，主要功能特点：

1) 四轴飞行器械叶轮转动，不产生机械磨损，使用寿命远远长于机械式热量表，且基本属于免维护产品。

2) 计量可靠性好，穿过热量表前端过滤器的细小杂质，对超声波热量表精确计量不会造成影响。

3) 计量纠纷少，不堵塞，不磨损，利于供热计量工作的顺利进行。

N32L436应用优势：

N32L436支持FPU浮点运算，其Cortex-M4F内核高效支撑超声波热量表利用公式计算热交换系统获得的热量。芯片内置12bit ADC最高达5.14Msps，可实现快速采集模拟量。具有多种低功耗模式，低功耗外设（LPUART）支持产品无线物联网通讯以及降低产品电池更换等使用成本。芯片在-40℃~105℃工作温度范围、±4KV（HBM模型）ESD环境下可正常工作，使得产品能够长时间适应复杂供热水质条件，增强热量表可靠性。集成高安全密码算法硬件加速引擎，保证代码安全以及用户数据安全。