Silicon Labs超低功耗32位MCU EFM32HG系列成功應(yīng)用在大華股份無線煙感內(nèi)，關(guān)斷模式電流僅20nA

煙霧報警器可以幫助人們及時發(fā)現(xiàn)起火點，這對預(yù)防重大火災(zāi)事故發(fā)生有著重要的作用。隨著技術(shù)的進步，煙霧報警器經(jīng)歷了多次技術(shù)升級，至目前，已可以實現(xiàn)無線連接、即裝即用。但隨之而來的問題是，由于采用電池供電，整個系統(tǒng)都需要低功耗，這給電子器件、尤其是主控MCU的選型，帶來了挑戰(zhàn)。

全球領(lǐng)先的以視頻為核心的智慧物聯(lián)解決方案提供商和運營服務(wù)商——浙江大華技術(shù)股份有限公司（以下簡稱：大華股份），攜手世界知名精密混合半導體器件方案提供商Silicon Labs（亦稱芯科科技），精心選擇EFM32HG系列作為主控MCU，傾情打造“獨立式光電感煙火災(zāi)探測報警器”。

Silicon Labs 32位MCU具有功耗低、性能好、集成度高及系統(tǒng)成本低等優(yōu)點，大華股份認為，它是“獨立式光電感煙火災(zāi)探測報警器”主控MCU的理想之選。

圖1大華股份采用“低功耗EFM32HG+NB-IoT”器件的獨立式光電感煙火災(zāi)探測報警器

圖2采用EFM32HG系列MCU作為主控器件的無線煙感電路結(jié)構(gòu)框圖

一、功耗低

包括EFM32HG在內(nèi)的EFM32系列32位單片機，通過運用如下3個技術(shù)及措施，獲得了優(yōu)秀的低功耗優(yōu)勢：

EFM32HG提供5種功耗模式，功耗模式豐富，且各模式下絕對功耗低。

如下圖3，其中，EM4模式下功耗僅20nA。另外，當從EM3深度休眠模式喚醒到EM0全速工作時，僅需2uS、喚醒時間快，同樣可以實現(xiàn)低功耗的效果。在此特性下，通過“工作”à “休眠”à喚醒à “工作”à工作模式循環(huán)，可使單片機獲得極低的平均功耗。

圖3EFM32HG功耗模式下功耗及該模式喚醒到EM0模式的時間

外設(shè)功耗低，并可通過特有的“外設(shè)反射系統(tǒng)”一步降低功耗。

EFM32HG模擬外設(shè)，如ADC,12位、500ksps、內(nèi)部1.25V參考電壓，功耗僅345uA，模擬比較器，僅200nA等；而數(shù)字外設(shè)，如下圖3，比如,常用的LEUART，具備串口功能，但功耗僅150nA，RTC，僅100nA。可見，這些外設(shè)自身功耗都有相當?shù)膬?yōu)勢。

圖4EFM32HG數(shù)字外設(shè)功耗

另，EFM32HG還提供了“外設(shè)反射系統(tǒng)”，在該系統(tǒng)作用下，當EFM32HG處于低功耗模式時，通過外設(shè)間的配合，會盡可能地讓MCU內(nèi)核處于休眠狀態(tài)而不影響外設(shè)工作，使得MCU獲得更低的平均功耗。如下圖5，就是“外設(shè)反射系統(tǒng)”應(yīng)用實例。

圖5 當MCU休眠時、Timer0通過PRS觸發(fā)ADC0啟動采樣

“Energy Profiler”開發(fā)工具，是低功耗設(shè)計的強大助手。

為了讓工程師在開發(fā)EFM32時能夠?qū)崟r掌握功耗情況，Silicon Labs在studio中集成了“Energy Profiler”功耗評估工具（如下圖6）。通過同STK共同使用，它可以實時記錄功耗曲線，可以標示某一時刻功耗，還可以計算某一段時間的平均功耗。另，它不僅可以測試STK的功耗，還可以通過STK給自己板子供電、從而測試自己板子的功耗?？傊?，“Energy Profiler”能在系統(tǒng)開發(fā)中，讓工程師做到對功耗“心中有數(shù)、有的放矢”，能從源頭把控低功耗設(shè)計。

圖6Energy Profiler

二、集成度高

如下圖7，可以發(fā)現(xiàn)EFM32HG集成了豐富的片上資源，完全可以滿足無線煙感的應(yīng)用需求。

? 豐富的數(shù)字外設(shè)：UART, LEUART, SPI, IIC, LEUSB（部分）, RTC, timer，等。

? 豐富的模擬外設(shè)：ADC, DAC, analog compare，等。

? 豐富的偏上時鐘源：HFRCO、LFRCO、ULFRCO、USHFRCO，等。

圖7EFM32HG內(nèi)部資源框圖

三、系統(tǒng)成本低

無線煙感使用量龐大，對成本很敏感。EFM32HG除自身價格不高外（因是主推料），還因自身特性，也可以降低系統(tǒng)成本。

功耗低可降低電池成本。EFM32HG有著優(yōu)秀的低功耗，為了實現(xiàn)相同的電池使用壽命，這可以讓工程師選擇容量更低的電池，從而節(jié)約了電池使用成本。

高集成度可以降低BOM成本。?EFM32HG片上集成了振蕩器，無需外擴時鐘芯片，可以降低成本；?EFM32HG片上集成了電壓調(diào)節(jié)器及復(fù)位電路，除比分立器件更省電外，也可以降低BOM成本。

EFM32HG支持多種封裝形式，其中包含CSP36封裝，體積僅3*3mm，可減少PCB面積占用，不僅有助于實現(xiàn)產(chǎn)品小型化，更能降低系統(tǒng)成本。

綜上述，Silicon Labs EFM32HG系列32位MCU，具有低功耗、高集成度、系統(tǒng)成本低等優(yōu)勢，可完美應(yīng)用于無線煙感。另，除此之外，該MCU還可廣泛應(yīng)用于能源、天然氣、水和智能電表、智能家居、衛(wèi)生和健身應(yīng)用等領(lǐng)域。

EFM32HG典型應(yīng)用

?警報和安全系統(tǒng)

?工業(yè)和家庭自動化設(shè)備

?能源、天然氣、水和智能電表

?衛(wèi)生和健身應(yīng)用

?智能家居。