Silicon Labs超低功耗32位 MCU EFM32HG系列成功应用在大华股份无线烟感

Silicon Labs超低功耗32位MCU EFM32HG系列成功应用在大华股份无线烟感内，关断模式电流仅20nA

烟雾报警器可以帮助人们及时发现起火点，这对预防重大火灾事故发生有着重要的作用。随着技术的进步，烟雾报警器经历了多次技术升级，至目前，已可以实现无线连接、即装即用。但随之而来的问题是，由于采用电池供电，整个系统都需要低功耗，这给电子器件、尤其是主控MCU的选型，带来了挑战。

全球领先的以视频为核心的智慧物联解决方案提供商和运营服务商——浙江大华技术股份有限公司（以下简称：大华股份），携手世界知名精密混合半导体器件方案提供商Silicon Labs（亦称芯科科技），精心选择EFM32HG系列作为主控MCU，倾情打造“独立式光电感烟火灾探测报警器”。

Silicon Labs 32位MCU具有功耗低、性能好、集成度高及系统成本低等优点，大华股份认为，它是“独立式光电感烟火灾探测报警器”主控MCU的理想之选。

图1　大华股份采用“低功耗EFM32HG+NB-IoT”器件的独立式光电感烟火灾探测报警器

图2　采用EFM32HG系列MCU作为主控器件的无线烟感电路结构框图

一、功耗低

包括EFM32HG在内的EFM32系列32位单片机，通过运用如下3个技术及措施，获得了优秀的低功耗优势：

EFM32HG提供5种功耗模式，功耗模式丰富，且各模式下绝对功耗低。

如下图3，其中，EM4模式下功耗仅20nA。另外，当从EM3深度休眠模式唤醒到EM0全速工作时，仅需2uS、唤醒时间快，同样可以实现低功耗的效果。在此特性下，通过“工作”à “休眠”à唤醒à “工作”à工作模式循环，可使单片机获得极低的平均功耗。

图3　EFM32HG功耗模式下功耗及该模式唤醒到EM0模式的时间

外设功耗低，并可通过特有的“外设反射系统”一步降低功耗。

EFM32HG模拟外设，如ADC,12位、500ksps、内部1.25V参考电压，功耗仅345uA，模拟比较器，仅200nA等；而数字外设，如下图3，比如,常用的LEUART，具备串口功能，但功耗仅150nA，RTC，仅100nA。可见，这些外设自身功耗都有相当的优势。

图4　EFM32HG数字外设功耗

另，EFM32HG还提供了“外设反射系统”，在该系统作用下，当EFM32HG处于低功耗模式时，通过外设间的配合，会尽可能地让MCU内核处于休眠状态而不影响外设工作，使得MCU获得更低的平均功耗。如下图5，就是“外设反射系统”应用实例。

图5  当MCU休眠时、Timer0通过PRS触发ADC0启动采样

“Energy Profiler”开发工具，是低功耗设计的强大助手。

为了让工程师在开发EFM32时能够实时掌握功耗情况，Silicon Labs在studio中集成了“Energy Profiler”功耗评估工具（如下图6）。通过同STK共同使用，它可以实时记录功耗曲线，可以标示某一时刻功耗，还可以计算某一段时间的平均功耗。另，它不仅可以测试STK的功耗，还可以通过STK给自己板子供电、从而测试自己板子的功耗。总之，“Energy Profiler”能在系统开发中，让工程师做到对功耗“心中有数、有的放矢”，能从源头把控低功耗设计。

图6　Energy Profiler

二、集成度高

如下图7，可以发现EFM32HG集成了丰富的片上资源，完全可以满足无线烟感的应用需求。

Ø  丰富的数字外设：UART, LEUART, SPI, IIC, LEUSB（部分）, RTC, timer，等。

Ø  丰富的模拟外设：ADC, DAC, analog compare，等。

Ø  丰富的偏上时钟源：HFRCO、LFRCO、ULFRCO、USHFRCO，等。

图7　EFM32HG内部资源框图

三、系统成本低

无线烟感使用量庞大，对成本很敏感。EFM32HG除自身价格不高外（因是主推料），还因自身特性，也可以降低系统成本。

功耗低可降低电池成本。EFM32HG有着优秀的低功耗，为了实现相同的电池使用寿命，这可以让工程师选择容量更低的电池，从而节约了电池使用成本。

高集成度可以降低BOM成本。ØEFM32HG片上集成了振荡器，无需外扩时钟芯片，可以降低成本；ØEFM32HG片上集成了电压调节器及复位电路，除比分立器件更省电外，也可以降低BOM成本。

EFM32HG支持多种封装形式，其中包含CSP36封装，体积仅3*3mm，可减少PCB面积占用，不仅有助于实现产品小型化，更能降低系统成本。

综上述，Silicon Labs EFM32HG系列32位MCU，具有低功耗、高集成度、系统成本低等优势，可完美应用于无线烟感。另，除此之外，该MCU还可广泛应用于能源、天然气、水和智能电表、智能家居、卫生和健身应用等领域。

EFM32HG典型应用

Ø 警报和安全系统

Ø 工业和家庭自动化设备

Ø能源、天然气、水和智能电表

Ø 卫生和健身应用

Ø 智能家居。