水、氣、電、熱|N32L4系列低功耗MCU應用案例分享

國民技術擁有業(yè)界領先的低功耗MCU技術、無磁計量技術、低功耗無線射頻技術，以及金融級信息安全技術等表計核心技術和全棧芯片產(chǎn)品，面向表計行業(yè)客戶提供低功耗MCU、低功耗藍牙BLE5.1 SOC、金融級安全芯片等表計方案核心芯片產(chǎn)品，以及從端到云的智能表計解決方案，上述相關芯片已在智能水表、智能電表、智能燃氣表、智能熱量表等多種表計產(chǎn)品中獲得行業(yè)標桿客戶的批量應用。

面向智能表計領域的全棧產(chǎn)品

N32L4xx系列低功耗MCU在表計中的應用優(yōu)勢

N32L4xx系列MCU是業(yè)內(nèi)首顆采用40nm工藝制程的低功耗MCU產(chǎn)品，基于其形成的表計方案最大限度地減少能耗和提高測量精度。得益于N32L4xx優(yōu)秀的低功耗和高集成特性，可延長表計電池壽命并降低系統(tǒng)使用成本。

基于N32L4xx的無磁計量解決方案

表計應用案例分享

1，水表案例〡基于N32L436的無磁智能水表

功能特點：

無磁計量采用電磁感應技術實現(xiàn)采樣，不受水體雜質(zhì)及外界強磁干擾影響計量精度，基于N32L436可實現(xiàn)LC和線圈兩種無磁計量方案，在智能水表領域獲得越來越廣泛的市場認可，其主要功能特點如下：

① MCU集成無磁計量算法，可實現(xiàn)正向/反向計量，計量度數(shù)精確至1L。

② 抗4000高斯汝鐵硼強磁干擾。

③ 超低功耗，一節(jié)8500mAh電池可續(xù)航8年（一天一次）。

④ 采用NB-IoT無線通信，支持BLE4.2/5.0。

⑤ 支持閥門故障、低電量報警等事件上報，可實現(xiàn)遠程閥門控制，支持OTA遠程升級。

⑥ 自動補抄技術，抄表成功率大于99%。

⑦ IP68防護等級，支持戶外安裝。

N32L436應用優(yōu)勢：

N32L436內(nèi)置無磁計量采集算法模塊、LCD驅(qū)動、比較器、定時器等資源，外圍電路精簡，單顆芯片同時實現(xiàn)計量與應用處理，大大降低成本，并且具有抗磁干擾、計量精度高，成本低等優(yōu)勢特點。

2，氣表案例〡基于N32L406低功耗MCU的智能燃氣表應用

功能特點：

智能燃氣表以遠傳燃氣表為主，可以通過網(wǎng)關或基站實現(xiàn)云平臺對智能燃氣表終端設備的信息采集和實時控制。同時平臺可通過與手機的交互實現(xiàn)用戶對智能燃氣表的用氣量查詢、報警、報修、充值繳費等操作。通過N32L406實現(xiàn)的燃氣表功能包括：

① 通過TIMER模塊對燃氣表皮膜計量模塊的脈沖計數(shù)或者對燃氣表超聲波計量模塊的氣體流速積分運算，從而實現(xiàn)計費功能。

② 通過內(nèi)置FLASH存儲器保存氣量數(shù)據(jù)和時間日期，以及計價方式和階梯氣價的詳細計費標準。

③ 通過內(nèi)置RTC模塊實現(xiàn)日期時間的實時計時功能。

④通過內(nèi)置LCD模塊連接到液晶顯示屏，顯示氣量數(shù)據(jù)和時間日期等信息。

⑤ 通過USART連接到NB-IOT等通信模塊，用于數(shù)據(jù)交互及平臺對終端設備的實時控制。

⑥ 通過ADC實時檢測電池狀態(tài)做過流過溫等保護，通過GPIO控制閥門通斷和蜂鳴器報警。

N32L406應用優(yōu)勢：

N32L406的超低靜態(tài)功耗和運行功耗，以及增強工業(yè)級-40℃至105℃工作溫度，支持±4KV ESD沖擊，能確保燃氣表有效防止靜電干擾并長期穩(wěn)定工作。芯片擁有多達9路定時器，可滿足氣量數(shù)據(jù)采集計算，同時還擁有1路低功耗定時器和RTC實時時鐘，支持閏年萬年歷、周期性喚醒，支持內(nèi)外部時鐘校準。128KByte片內(nèi)Flash，支持加密存儲、分區(qū)管理及數(shù)據(jù)保護，支持硬件ECC校驗，10萬次擦寫次數(shù)，10年數(shù)據(jù)保持，可有效保護氣表內(nèi)的數(shù)據(jù)，防止偷盜氣等行為。芯片具有1個12bit 4.5Msps ADC，多達16路通道，可滿足氣表電池電量等信息的采集和管理需求。

3，電表案例〡基于N32L406低功耗MCU的三相導軌式電能表

功能特點：

導軌式安裝電表為低壓照明終端的電能計量提供了有效的解決方案，可廣泛應用于樓宇、商場、會展中心、學校、機場、港口及工廠等。基于N32L406的三相導軌式電能表采用模塊化結(jié)構(gòu)，體積小巧，安裝方便，運行可靠。通過網(wǎng)絡預付費系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡式預付費管理功能、在線抄表、數(shù)據(jù)查詢、欠費斷電、在線繳費充值送電、遠程控制等功能。主要功能特點包括：

① 強弱電分離設計。

② 雙向電能計量。

③ 預付費。

④ 參數(shù)可編程。

N32L406應用優(yōu)勢：

N32L406采用增強工業(yè)級可靠性技術，適應復雜電氣環(huán)境，增強電表可靠性。芯片基于Cortex-M4F內(nèi)核，支持FPU浮點運算，提供1.25DMIPS/MHz的優(yōu)異性能，在STOP2模式下工作電流約為2uA，低功耗運行模式工作電流在1mA以內(nèi)，可以有效降低產(chǎn)品功耗。片內(nèi)集成2個SPI，速率可達16Mbps；5個串口波特率可配置，支持DMA，最高波特率可達2Mbit/s，可以滿足電表產(chǎn)品各種應用功能高速接口需求。芯片具備硬件級高安全性，為代碼安全以及用戶數(shù)據(jù)安全提供保護。

4，熱表案例〡基于N32L436的超聲波熱量表

功能特點：

超聲波熱量表為供熱系統(tǒng)收費提供結(jié)算數(shù)據(jù)并為其精細化管理提供數(shù)據(jù)支持，在集中供暖、中央空調(diào)和冷熱聯(lián)供等熱量計量收費的采暖設施等許多領域獲得了成功的應用，主要功能特點：

① 無機械葉輪轉(zhuǎn)動，不產(chǎn)生機械磨損，使用壽命遠遠長于機械式熱量表，且基本屬于免維護產(chǎn)品。

② 計量可靠性好，穿過熱量表前端過濾器的細小雜質(zhì)，對超聲波熱量表精確計量不會造成影響。

③ 計量糾紛少，不堵塞，不磨損，利于供熱計量工作的順利進行。

N32L436應用優(yōu)勢：

N32L436支持FPU浮點運算，其Cortex-M4F內(nèi)核高效支撐超聲波熱量表利用公式計算熱交換系統(tǒng)獲得的熱量。芯片內(nèi)置12bit ADC最高達5.14Msps，可實現(xiàn)快速采集模擬量。具有多種低功耗模式，低功耗外設（LPUART）支持產(chǎn)品無線物聯(lián)網(wǎng)通訊以及降低產(chǎn)品電池更換等使用成本。芯片在-40℃~105℃工作溫度范圍、±4KV（HBM模型）ESD環(huán)境下可正常工作，使得產(chǎn)品能夠長時間適應復雜供熱水質(zhì)條件，增強熱量表可靠性。集成高安全密碼算法硬件加速引擎，保證代碼安全以及用戶數(shù)據(jù)安全。