基于KL16的指纹锁低功耗方案

ZLG基于数百厂家的需求共性，设计了基于NXP KL16的指纹锁方案，单触摸休眠状态下达到7.52uA功耗水平，读卡+触摸休眠状态下达到20uA以内功耗水平，对比业界大部分指纹锁方案的功耗，有明显优势。方案描述

NXP KL16系列单片机集成Touch Sensor interface接口，以下简称TSI，用来做指纹锁上的触摸面板，搭配NXP/复旦微的读卡芯片，外加选配无线模块、存储、RTC、security等芯片，满足不同客户的不同需求。

1方案特点：

MCU集成触摸，省去一颗触摸芯片的成本；

超低功耗，MCU+触摸+读卡，功耗低至20uA；

读卡支持LPCD(低功耗询卡功能)，有效侦测距离2.5cm左右；

MCU内置的DAC可实现语音功能；

使用MXP Touch Lib，低功耗下实现周期性更新按键唤醒和识别阈值，以跟随外界环境变化，保持按键唤醒和唤醒后识别正常。

KL16芯片功耗描述

KL16隶属于NXP Kinetis L低功耗系列单片机，该系列主要有以下几种工作模式：RUN,WAIT,STOP,VLPR,VLPW,VLPS,LLS,VLLS3,VLLS1,VLLS0。

如下图所示，可大致了解本系列MCU的低功耗模式切换流程。

本方案选取以下低功耗模式，此低功耗模式为断点执行方式，并保留个别外设可用，以供客户根据实际需求进行其它低功耗开发。在25℃下，VLPS基本功耗最大值为4.14uA。

KL16低功耗触摸实现方法

KL16低功耗触摸实现方法：

运行模式下，按键识别算法使用NXP TOUCH LIBRARY；

低功耗模式下，使用ZLG按键唤醒库；

低功耗下实现周期性更新按键唤醒和识别阈值，以跟随外界环境变化，保持按键唤醒和唤醒后识别正常。

功耗测试1测试现场

通过电脑USB连接EFM32 TinyGecko板并设置工作模式为EM4，使用MCU引脚和GND引脚给E-Lock供电。

2测试内容

1、单触摸按键功耗(VLPS状态下，每5s唤醒通道环境跟踪，TSI唤醒通道唤醒)

VLPS状态平均功耗(带唤醒环境跟踪)：7.52uA

空闲状态平均功耗：9.16mA

触摸状态平均功耗：25.76mA

2、触摸+读卡(VLPS状态下，每5s唤醒通道环境跟踪，TSI唤醒通道唤醒，带低功耗检询卡)

VLPS状态平均功耗(带唤醒环境跟踪)：19.99μA

空闲状态平均功耗：9.27mA

触摸状态平均功耗：26.09mA

功耗小结

功耗测试总结如下表，可以看到，在休眠状态下(指纹锁的常用状态)，功耗表现突出，加上外围器件的一些功耗，一般可以满足4节干电池维持1-2年时间的使用。