EFM32和气压传感器MPTC120NWL的简介及基于它们的数字气压计及高度计的设计方案

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上传日期: 2017-09-25

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标签:mptc120nwl(1)气压传感器(17)EFM32(31)

  方案优势:

  免去传统模式传感器的气压标定校准步骤,且不要求主控MCU 具备高分辨率及精度的AD转换器;

  运算性能好,运行功耗低的特点,能够在低主频高性能地完成乘除法、指数运算等气压转换计算算法;

  带低功耗LCD 驱动器、RTC 等低功耗外设,使得系统的集成度更高,成本更低;

  具有多种低功耗模式,在EM2 待机模式下,MCU功耗仅为900nA,使得整机待机功耗更低。

  概述

  气压是来自于环境气体压强的物理参数。它能够直接反应所处环境的气体压强状况,也可用于预测天气的变化。气压高时,天气晴朗;气压降低时,将有风雨天气出现。此外,在户外运动时也可以利用气压参数测量山体的海拔高度,飞机在空中的飞行高度等。因此结合气压测量及学科扩展,它可以应用于测量仪器、户外运动手表、飞行航模、环境监测等多种领域。

  气压计安装测量方法可以简单分为水银气压计和无液气压计。传统的水银气压计虽然具有无需外部供电,制作成本简单等特点,但是存在测量精度不够、存在读数误差、极限工作温度范围较窄等不足。因此,高精度、低功耗、使用简易的电子式无液气压计方案应运而生。本方案采用超低功耗的EFM32 作为主控MCU,气体压力检测部分采用美新最新推出的高精度数字式气压传感器MPTC120NWL 设计。

  系统结构

  EFM32 是由挪威Energymicro 公司采用ARM Cortex-M3 内核设计而来的高性能低功耗32 位微控制器。它具有突出的低功耗特性,适用于“三表”(电表、水/热表、气表)、工业控制、警报安全系统、健康与运动应用系统、手持式医疗设备以及智能家居控制等领域。

  EFM32 按照外设资源区别可以划分为TG、G、LG、GG 系列,还有即将推出的Cortex‐M0 内核的ZG 系列和低功耗无线射频系列EFR。

  EFM32 的低功耗设计打破了传统低功耗设计仅仅追其休眠低功耗的理念,EnergyMicro 开启了更低运行功能、更短AcTIve 运行时间、更低待机功耗、更快唤醒时间的设计思路。

  根据低功耗应用场合的需求设计独具特色的外设反射系统PRS,它结合DMA应用可以达到微控制器的外设在内核休眠的状态下,相互之间信号灵活自主地工作,增加内核低功耗休眠状态在系统工作时间中的占比。

  EFM32 还具有丰富的低功耗外设LEUART、LETImer、LESENSE、RTC、LCD、ACMP等,它们均是经过低功耗优化设计,外设本身的功耗非常低。例如LEUART在EM2 模式下运行仅需150nA@9600bps;RTC 运行在EM2 模式下系统整机仅需900nA。

  EFM32 具备ARM 公司的高运算性能和处理能力的Cortex‐M3 核,在数据处理、指令执行方面较于16 位的单片机,甚至传统的ARM7 内核均具有比较大的优势。它使得系统能够更有效率地执行完指定任务,进入休眠低功耗模式。

  EFM32 为满足低功耗应用环境的需求,设计了多种低功耗运行模式,并具有多样式的唤醒方式。较于传统的低功耗单片机仅能通过外部I/O 信号和周期事件唤醒外,设计了通信唤醒和外设相互触发的内部运行机制。

EFM32和气压传感器MPTC120NWL的简介及基于它们的数字气压计及高度计的设计方案

  图 1 气压计系统框图

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