中移物聯(lián)芯昇科技低功耗無磁水表CM32M101A解決方案

一、無磁水表工作原理

無磁水表方案通過檢測正弦波衰減過程實現(xiàn)計量。水表的表盤轉(zhuǎn)子分為金屬表盤和非金屬表盤 2 個區(qū)域，電感 L 為固定電感，與電容 C 組成 LC 振蕩電路。

LC 電路充電后，MCU 通過檢測電容 C 兩端的電壓，可以獲得 LC 振蕩電路中的正弦波。

當(dāng)電感處于金屬區(qū)，會形成電感渦流，導(dǎo)致電能消耗增大，正弦波衰減速度加快；當(dāng)電感處于非金屬區(qū)，不存在渦流，正弦波衰減速度相對較慢。

MCU 通過檢測正弦波衰減的快慢，準(zhǔn)確識別出表盤轉(zhuǎn)子處于的位置，進(jìn)而判斷表盤位置及圈數(shù)，達(dá)到計量的目的。

二、方案簡介

本方案是基于芯昇科技 MCU 芯片 CM32M10xA 的無磁水表方案。

方案電路結(jié)構(gòu)簡單，無磁計量由 CM32M10xA 內(nèi)置的專用低功耗旋轉(zhuǎn)計數(shù)器（LPRCNT）模塊實現(xiàn)，外部電路僅需電感、電容器件即可。通過 3 通道振蕩電路，完成高精度計量的同時，還能實現(xiàn)計量防抖、圓盤脫落報警、強(qiáng)磁靠近報警相關(guān)功能。

本方案借助于 LPRCNT 模塊，可在 CM32M10xA 處于 Stop2 模式時，實現(xiàn)自動計數(shù)，在傳感器讀數(shù)改變并觸發(fā)閾值時，才會喚醒至運(yùn)行模式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸，達(dá)到超低功耗。

三、方案優(yōu)勢

1.方案簡單成本低

本方案是基于 MCU 單芯片設(shè)計，計量部分僅需電感、電容即可，方案簡單，穩(wěn)定性和可靠性高，成本低。

2.自動計量功耗低

方案可實現(xiàn)自動計數(shù)，快速喚醒，滿足表計應(yīng)用場景低功耗需求。

3.抗干擾能力強(qiáng)

本方案環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，實現(xiàn)強(qiáng)磁靠近報警、圓盤脫落報警，計量精度高，可在復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行安裝。

4.產(chǎn)品可快速落地

提供 MCU + 通信 + 安全的整體解決方案，相關(guān)軟、硬件設(shè)計資料完整、詳實，可支撐智能表計方案商和終端廠商快速實現(xiàn)產(chǎn)品化。

四、MCU 芯片介紹

1.CM32M10xA 系列芯片介紹

CM32M10xA 系列是芯昇科技首顆通用 MCU，采用 32 bit ARM Cortex-M4 內(nèi)核，支持浮點運(yùn)算和 DSP 指令，最高工作主頻 108MHz，最大 Flash128KB。

2.CM32M10xA 系列芯片資源概況

芯片除了具有浮點運(yùn)算單元、豐富的定時器資源、高性能的模擬外設(shè)外還集成 LPRCNT、TSC 和 SegLCD 相應(yīng)特色模塊。

高性能

采用 Cortex-M4 內(nèi)核，108MHz 主頻，具有單時鐘周期乘法累加（MAC）單元、優(yōu)化的單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）指令、飽和運(yùn)算指令和單精度浮點運(yùn)算單元（FPU），比起 Cortex-M3 內(nèi)核的產(chǎn)品在復(fù)雜算法實現(xiàn)方面具有極大的優(yōu)勢。

高配置

相比競品資源更為豐富，12×Timer、6×Uart，1×12bit DAC、 1× 低功耗計數(shù)器 (LPRCNT)、24 通道觸摸傳感控制器 (TSC)、8COM 段式液晶顯示驅(qū)動器（8*40SegLCD）。

高安全

內(nèi)置硬件算法加速器，支持市面上主流加密算法。

低功耗

先進(jìn)的 40nm 工藝制程，相對于競品在功耗上有較大優(yōu)勢。