青浦超低功耗MCU公司
發(fā)布時(shí)間：2023-08-10 01:51:08
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由國(guó)家生態(tài)環(huán)保部和國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局聯(lián)合發(fā)的 “重型柴油機(jī)污染物排放限值及測(cè)試方法（中國(guó)第六階段）標(biāo)準(zhǔn)“將于2019年7月1日開始實(shí)施 。 標(biāo)準(zhǔn)中明確指出車載終端T-BOX存儲(chǔ)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)應(yīng)是加密的，應(yīng)采用非對(duì)稱加密算法，可使用國(guó)密SM2算法或者RSA算法，并且需要采用硬件方式對(duì)私鑰進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù)。 武漢瑞納捷電子有限公司推出的安全芯片RJMU401內(nèi)置SM1,SM2,SM3,SM4和RSA等算法，已廣泛應(yīng)用于生物識(shí)別加密，公交智能POS，智能電力終端，車載T-BOX上，RF-SIM卡等產(chǎn)品上。公司具備SAS安全認(rèn)證資質(zhì)，芯片取得商用密碼產(chǎn)品型號(hào)認(rèn)證，安全保證級(jí)別EAL4+，密鑰長(zhǎng)度達(dá)256bit，全球的標(biāo)識(shí)ID，可用于綁定安全芯片的公私鑰對(duì)。RJMU401目前已經(jīng)在東風(fēng)汽車、徐工、江淮等車廠的T-BOX中開始試商用，完全符合相關(guān)部委的標(biāo)準(zhǔn)。
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按鈕或鍵盤應(yīng)用可以證明外部中斷的優(yōu)勢(shì)。如果不具備中斷功能，MCU必須頻繁輪詢鍵盤或按鈕，以確定其是否被按下。不僅輪詢自身會(huì)消耗功率，而且控制輪詢間隔也需要定時(shí)器，其會(huì)消耗附加電流。相比而言，在具備中斷情況下，CPU 可以在整個(gè)過程中保持睡眠狀態(tài)，只有按下按鈕時(shí)才激活。 在選擇低功率 MCU時(shí)，還需要考慮外設(shè)功耗與電源管理。某些低功率 MCU僅僅是設(shè)計(jì)時(shí)不具備低利率功能的舊架構(gòu)的改進(jìn)版本。而有些 MCU在設(shè)計(jì)時(shí)即具備低功耗特性，并在其外設(shè)中內(nèi)置了低功耗功能。一種特性是在需要時(shí)單獨(dú)啟動(dòng)或關(guān)閉外設(shè)的能力，換言之，更重要的是自動(dòng)啟動(dòng)或關(guān)閉外設(shè)的能力。A/D 轉(zhuǎn)換器就是一個(gè)例子，其在完成一次轉(zhuǎn)換后可以自動(dòng)關(guān)閉。另外，某些 MCU 正在引入直接存儲(chǔ)器存取功能，其可以在無(wú)需 CPU 干預(yù)情況下自動(dòng)處理數(shù)據(jù)。 最后，我們常常會(huì)誤解 mcu 處理效率。大家通常會(huì)認(rèn)為 16 位 MCU需要兩倍于 8 位 MCU的內(nèi)存，但是一個(gè) 16 位架構(gòu)實(shí)際上需要比 8 位架構(gòu)要少一些的代碼，而 16 位 MCU 一般會(huì)更快速地執(zhí)行任務(wù)。例如，8 位 MCU 需要 CPU 開銷來管理具有 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)或需要 16 位計(jì)算的應(yīng)用中的數(shù)據(jù)。而且當(dāng)今許多MCU 產(chǎn)品都具有單個(gè)工作文件或累加器，其數(shù)據(jù)必須進(jìn)行傳輸，以便處理，因此，與基于寄存器的架構(gòu)相比需要額外的 CPU 開銷。表 1 說明在 16 位現(xiàn)代架構(gòu)與8 位 8051 架構(gòu)上傳輸 10 位 A/D 數(shù)據(jù)的指令。在采用 1Mhz 時(shí)鐘情況下，16 位器件需要 6us 進(jìn)行傳輸，而 8 位器件則需要 24us。 選擇低功率 MCU是一項(xiàng)耗時(shí)、棘手的工作。如果花費(fèi)一些時(shí)間來了解可用產(chǎn)品選項(xiàng)的架構(gòu)特性，我們就能夠開發(fā)出能滿足最苛刻功率預(yù)算的設(shè)計(jì)。
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1、NB-IoT是一種基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)的新興技術(shù)，也被稱為”低功耗廣域網(wǎng)“。在同樣的頻段下，NB-IoT相對(duì)于GPRS增益20db，覆蓋面積可擴(kuò)大100倍。門磁報(bào)警器中只需要將NB-IoT與MCU建立好通信，即可實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP端、PC端的管理，極大地節(jié)約了成本和時(shí)間，是工程師和廣大消費(fèi)者的福音。 2、RJM8L151作為系統(tǒng)主控制器，其主要功能是通過UART總線與NB-IoT模塊通信，實(shí)時(shí)的將其檢測(cè)到的門磁狀態(tài)，開關(guān)門次數(shù)，實(shí)時(shí)時(shí)間以及電池電壓狀態(tài)，上報(bào)服務(wù)器、手機(jī)或PC端。 3、霍爾傳感器，主用于檢測(cè)門、窗、店鋪柜以及貴重物品的抽屜等是否有打開或關(guān)閉。 4、外部RTC電路，主要用于計(jì)錄實(shí)時(shí)時(shí)間。此方案采用的是工業(yè)級(jí)RJ8563時(shí)鐘IC ,具備計(jì)時(shí)精度高、報(bào)警、中斷、低功耗，寬電壓等特點(diǎn)，性價(jià)比高，穩(wěn)定性好。 5、供電方式：采用常規(guī)5號(hào)電池1.5v*2節(jié)供電。 四、基于RJM8L151的門磁報(bào)警器功能特點(diǎn) 1. 低功耗：主控采用RJM8L151系列MCU的寬電壓工作特點(diǎn)，多達(dá)6種低功耗管理模式，待機(jī)功耗低至0.35uA，待機(jī)喚醒時(shí)間低于5us。常規(guī)5號(hào)電池2節(jié)。續(xù)航能力可達(dá)1年以上。 2.?低成本:外圍器件少且小，省去復(fù)雜的布線。 3. 易安裝:無(wú)線通信，內(nèi)置電池，即貼即用，安裝方便簡(jiǎn)單，減少施工難度。 4.易維護(hù):智能運(yùn)營(yíng)維護(hù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，電池電壓狀態(tài)。 5.以管理:可通過小程序、PC客戶平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)短信等接受報(bào)警信息，實(shí)時(shí)查看門窗開啟狀態(tài)。 6. 集成硬件加密模塊。RJM8L151系列MCU內(nèi)置對(duì)稱式分組加密算法AES和SM4,SM4符合國(guó)家密碼管理局發(fā)布的GM/T 0002-2012《SM4分組密碼算法》標(biāo)準(zhǔn)，適用于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸中的數(shù)據(jù)加解密。 7. 真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。RJM8L151系列內(nèi)置基于數(shù)字振蕩環(huán)的8位真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，符合國(guó)家密碼管理局《隨機(jī)數(shù)檢測(cè)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)。 注：不要將門磁報(bào)警器安裝至強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境。
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非接觸式紅外額溫計(jì)是一種利用現(xiàn)代傳感器測(cè)量技術(shù)、微電子技術(shù)等技術(shù)手段對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行溫度測(cè)量的新型儀器。當(dāng)紅外額溫計(jì)對(duì)準(zhǔn)并靠近被測(cè)對(duì)象至數(shù)字接近式傳感器檢測(cè)的有效距離時(shí)，按下電源/測(cè)量鍵，并保持若干秒，則紅外額溫計(jì)內(nèi)部的紅外傳感器模塊就會(huì)進(jìn)行溫度采集，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，隨之將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，而后通過通信接口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。單片機(jī)通過數(shù)字溫度傳感器采集當(dāng)前環(huán)境溫度對(duì)傳輸?shù)臏囟葦?shù)字信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)溫度補(bǔ)償處理，并把修正后的溫度作為當(dāng)前記錄編號(hào)存儲(chǔ)，同時(shí)判斷該溫度所處的LCD背光范圍，從而進(jìn)行相應(yīng)的背光顯示：（35.0-37.4℃）體溫正常綠色背光、（37.5-37.9℃）體溫偏高黃色背光、（38-42.9℃）體溫超高紅色背光，若體溫異常同時(shí)還會(huì)進(jìn)行“嘀嘀嘀嘀嘀”報(bào)警，語(yǔ)音播報(bào)當(dāng)前溫度。當(dāng)超過30 秒不使用，自動(dòng)進(jìn)入低功耗模式省電。
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另外，如果 MCU時(shí)鐘系統(tǒng)為外設(shè)提供多個(gè)時(shí)鐘源的話，當(dāng) CPU 處于睡眠狀態(tài)時(shí)外設(shè)仍然可以運(yùn)行。例如，一次 A/D 轉(zhuǎn)換可能需要一個(gè)高速時(shí)鐘。如果 mcu 時(shí)鐘系統(tǒng)提供獨(dú)立于 CPU 的高速時(shí)鐘，CPU 就可以在 A/D 轉(zhuǎn)換器運(yùn)行情況下進(jìn)入睡眠狀態(tài)，從而節(jié)省 CPU 耗流量。 事件驅(qū)動(dòng)功能與時(shí)鐘系統(tǒng)的靈活性并存。中斷會(huì)使 mcu 退出低功耗模式，因此，MCU的中斷越多，其防止浪費(fèi)電流的 CPU 輪詢與降低功耗的靈活性就越大。輪詢意味著進(jìn)行與不進(jìn)行功耗預(yù)算之間存在差異，因?yàn)樗诘却霈F(xiàn)事件時(shí)會(huì)浪費(fèi)CPU 帶寬并需要額外電流。一個(gè)好的低功耗 MCU 應(yīng)具有充分的中斷功能，為其所有外設(shè)提供中斷，同時(shí)為外部事件提供眾多外部中斷。 按鈕或鍵盤應(yīng)用可以證明外部中斷的優(yōu)勢(shì)。如果不具備中斷功能，MCU必須頻繁輪詢鍵盤或按鈕，以確定其是否被按下。不僅輪詢自身會(huì)消耗功率，而且控制輪詢間隔也需要定時(shí)器，其會(huì)消耗附加電流。相比而言，在具備中斷情況下，CPU 可以在整個(gè)過程中保持睡眠狀態(tài)，只有按下按鈕時(shí)才激活。 在選擇低功率 MCU時(shí)，還需要考慮外設(shè)功耗與電源管理。某些低功率 MCU僅僅是設(shè)計(jì)時(shí)不具備低利率功能的舊架構(gòu)的改進(jìn)版本。而有些 MCU在設(shè)計(jì)時(shí)即具備低功耗特性，并在其外設(shè)中內(nèi)置了低功耗功能。一種特性是在需要時(shí)單獨(dú)啟動(dòng)或關(guān)閉外設(shè)的能力，換言之，更重要的是自動(dòng)啟動(dòng)或關(guān)閉外設(shè)的能力。A/D 轉(zhuǎn)換器就是一個(gè)例子，其在完成一次轉(zhuǎn)換后可以自動(dòng)關(guān)閉。另外，某些 MCU 正在引入直接存儲(chǔ)器存取功能，其可以在無(wú)需 CPU 干預(yù)情況下自動(dòng)處理數(shù)據(jù)。 大多MCU 具有集成的掉電保護(hù)功能，當(dāng)電源低于正常操作范圍時(shí)其可以復(fù)位 MCU。通常會(huì)提供啟動(dòng)或關(guān)閉掉電保護(hù)以節(jié)省功耗的功能，但是必須在整個(gè)過程中都使掉電保護(hù)功能置于可用狀態(tài)，因?yàn)榈綦娛遣豢深A(yù)測(cè)的。某些 MCU需要70uA 的電流來實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)。在只需要 45uA 平均電流的應(yīng)用實(shí)例中很明顯可以不考慮這些 MCU。----在選擇低功耗 mcu 期間有時(shí)會(huì)忽視漏電流，但是，在苛刻的低功耗應(yīng)用中則必須考慮到漏電流。大多改進(jìn)后的低功耗 MCU都具有 1uA 的限定輸入漏電流。在 20 輸入器件中，它可能會(huì)消耗 20uA！針對(duì)低功耗設(shè)計(jì)的新 MCU具有高50nA 的漏電流。
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方案簡(jiǎn)介：非接觸式紅外額溫計(jì)是一種利用現(xiàn)代傳感器測(cè)量技術(shù)、微電子技術(shù)等技術(shù)手段對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行溫度測(cè)量的新型儀器。當(dāng)紅外額溫計(jì)對(duì)準(zhǔn)并靠近被測(cè)對(duì)象至數(shù)字接近式傳感器檢測(cè)的有效距離時(shí)，按下電源/測(cè)量鍵，并保持若干秒，則紅外額溫計(jì)內(nèi)部的紅外傳感器模塊就會(huì)進(jìn)行溫度采集，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，隨之將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，而后通過通信接口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。單片機(jī)通過數(shù)字溫度傳感器采集當(dāng)前環(huán)境溫度對(duì)傳輸?shù)臏囟葦?shù)字信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)溫度補(bǔ)償處理，并把修正后的溫度作為當(dāng)前記錄編號(hào)存儲(chǔ)，同時(shí)判斷該溫度所處的LCD背光范圍，從而進(jìn)行相應(yīng)的背光顯示：（35.0-37.4℃）體溫正常綠色背光、（37.5-37.9℃）體溫偏高黃色背光、（38-42.9℃）體溫超高紅色背光，若體溫異常同時(shí)還會(huì)進(jìn)行“嘀嘀嘀嘀嘀”報(bào)警。當(dāng)超過30 秒不使用，自動(dòng)進(jìn)入低功耗模式省電。