奉賢低功耗MCU批發(fā)
發(fā)布時(shí)間：2024-11-07 01:19:41
奉賢低功耗MCU批發(fā)
家用可燃?xì)怏w報(bào)警器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)以微控制器為核心，配合傳感器采樣電路、聲光報(bào)警電路等外圍電路完成氣體濃度的采集、數(shù)據(jù)處理、故障檢測(cè)和聲光報(bào)警等功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如上圖所示。報(bào)警器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣中危險(xiǎn)氣體含量，并在報(bào)警狀態(tài)下輸出聲光報(bào)警，驅(qū)動(dòng)外聯(lián)控制設(shè)備。本系統(tǒng)選用了瑞納捷電子設(shè)計(jì)的低功耗物聯(lián)網(wǎng)安全MCU—RJM8L151C8T6，其內(nèi)置64KB Flash存儲(chǔ)器和8KB SRAM，LQFP48封裝。整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路部分包括：MCU電路、電源電路、按鍵電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、氣體檢測(cè)電路、聲光報(bào)警電路、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸電路等。 傳感器檢測(cè)電路的主要作用是將所檢測(cè)氣體濃度的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，并將其傳送給單片機(jī)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，為后續(xù)電路的數(shù)據(jù)分析、處理做準(zhǔn)備。信號(hào)采集電路直接關(guān)系到后面的數(shù)據(jù)處理部分，在整個(gè)系統(tǒng)中起到很重要的作用，這就要求其采樣電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要盡可能簡(jiǎn)單，干擾盡可能小，能夠真實(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出相應(yīng)氣體的濃度變化。 RJM8L151C8T6負(fù)責(zé)整個(gè)報(bào)警器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理、分析和報(bào)警邏輯的判斷，是報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要元器件，RJM8L151C8T6具有高速、低功耗、低成本的特點(diǎn)，非常符合該設(shè)計(jì)需求。
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RJM8L151有4個(gè)時(shí)鐘源：內(nèi)部高速時(shí)鐘、內(nèi)部低速時(shí)鐘、外部高速時(shí)鐘和外部低速時(shí)鐘。RJM8L151的時(shí)鐘控制模塊將這幾個(gè)時(shí)鐘源通過(guò)靈活的配置分頻實(shí)現(xiàn)不同的功耗和性能需求。輔助系統(tǒng)時(shí)鐘可以使用內(nèi)部低速時(shí)鐘或外部低速時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)低功耗的要求，主系統(tǒng)時(shí)鐘提供給RJM8L151的CPU，子系統(tǒng)時(shí)鐘為外設(shè)提供給時(shí)鐘源。多樣的時(shí)鐘資源可以降低系統(tǒng)消耗，輔助系統(tǒng)時(shí)鐘在保持低功耗的同時(shí)也可以接受外部中斷，響應(yīng)外部環(huán)境的變化。使用內(nèi)部高速RC振蕩器作為主系統(tǒng)時(shí)鐘，不僅可以省去一個(gè)外部的高速晶振，同時(shí)可以快速喚醒MCU來(lái)降低功耗。 RJM8L151設(shè)計(jì)了豐富的定時(shí)模塊，包括2個(gè)16位基本定時(shí)器，1個(gè)16位通用定時(shí)器支持輸入捕獲/輸出比較/PWM輸出功能。2個(gè)16位高級(jí)定時(shí)器除了支持輸入捕獲/輸出比較/PWM輸出功能，還支持12對(duì)互補(bǔ)PWM輸出。1個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC模塊，產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、秒，并有自動(dòng)閏年補(bǔ)償功能，采用外部32.768kHz晶振提供時(shí)鐘可使計(jì)時(shí)誤差更小。RJM8L151內(nèi)嵌15位窗口看門(mén)狗定時(shí)器，采用系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)時(shí)，溢出時(shí)可產(chǎn)生中斷或復(fù)位信號(hào)，待機(jī)模式下停止計(jì)數(shù)。 RJM8L151單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境是Keil uVision4。Keil是全球領(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具供應(yīng)商，uVision4是C/C++編譯器和調(diào)試器的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）的第4版本，其中的Keil C51支持RJM8L151的開(kāi)發(fā)調(diào)試，該環(huán)境集編輯，編譯，仿真于一體，支持匯編和C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)。 RJM8L151系列MCU配備了高效的在線仿真器和下載器，既可以方便前期開(kāi)發(fā)調(diào)試又為后期生產(chǎn)安裝提供了方便。RJM8L151支持標(biāo)準(zhǔn)JTAG下載和調(diào)試，可以不使用仿真器，用離線編程器就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)存Flash的修改，提高了批量燒錄的效率，也為程序升級(jí)維護(hù)提供了方便。
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鑒于物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備對(duì)功耗和安全問(wèn)題的迫切需求，瑞納捷電子推出了RJM8L151系列是超低功耗安全MCU，非常適用于電池供電的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備。RJM8L151系列不僅具備出色的運(yùn)行和待機(jī)功耗表現(xiàn)，還內(nèi)置了硬件真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器和AES/DES/SM4硬件加密引擎。集成12位高精度逐次逼近型ADC和2通道的多功能比較器，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)傳感器的高精度、實(shí)時(shí)檢測(cè)極為有益。RJM8L151豐富的外圍接口使擴(kuò)展各種通信模塊、功能模塊更加方便。RJM8L151基于增強(qiáng)型哈佛架構(gòu)的CPU內(nèi)核和多級(jí)流水線指令系統(tǒng)，相同時(shí)鐘頻率的處理性能是傳統(tǒng)8051的3倍，采用Keil uVision或IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)調(diào)試應(yīng)用代碼。RJM8L151系列安全MCU的硬件框圖如圖2所示。 RJM8L151的正常工作電壓范圍是1.62V到5.5V,非常適合2節(jié)、3節(jié)干電池直接供電，省掉額外的LDO電路，另外RJM8L151低至0.35uA的待機(jī)電流，既能保持內(nèi)部RTC的正常計(jì)時(shí)，又能保持SRAM數(shù)據(jù)不變，該性能可大大減小系統(tǒng)對(duì)電池容量尺寸的要求。RJM8L151具有6種電源管理模式，通過(guò)裁剪時(shí)鐘樹(shù)的方式關(guān)閉時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)不同需求的功耗。一般情況下使用內(nèi)部低速時(shí)鐘就可以完成對(duì)外部中斷的響應(yīng)，同時(shí)又可以保持很低的功耗，這是同類(lèi)MCU無(wú)法做到的。另外，RJM8L151從低功耗狀態(tài)喚醒小于5us，可以實(shí)現(xiàn)快速睡眠快速喚醒低占空比工作，這又極大的降低了系統(tǒng)功耗。
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芯片介紹： RJGT102采用了SHA256散列加密算法，加密強(qiáng)度大，破解成本高。該芯片有TSOP8和SOP23-6兩種封裝，滿足客戶(hù)不同場(chǎng)景的需求。每片RJGT102都有的客戶(hù)編碼，非常適合做防抄板，防抄軟件，耗材認(rèn)證，管控工廠生產(chǎn)數(shù)量，防止方案外泄等應(yīng)用。 加密算法強(qiáng)度高 8字節(jié)Key（可動(dòng)態(tài)更換），8字節(jié)UID，8字節(jié)隨機(jī)數(shù)，32字節(jié)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，512bit數(shù)據(jù)源，不可以從消息摘要中復(fù)原信息，兩個(gè)不同的消息不會(huì)產(chǎn)生同樣的消息摘要，修改消息中的一個(gè)比特即會(huì)引起雪崩效應(yīng)，輸出32字節(jié)報(bào)文摘要（MAC）。 ?內(nèi)置EEPROM和看門(mén)狗 a) 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)：Page0，Page1，Page2，Page3各32Byte，合計(jì)128Byte b) 密鑰存儲(chǔ)區(qū)：8Byte Key、8Byte UID和Serial Number，合計(jì)16Byte c) 控制存儲(chǔ)區(qū)：16Byte的控制信息 提供一次性編程功能（鎖死功能） 可監(jiān)控控制器及存儲(chǔ)體的供電狀態(tài)，對(duì)其復(fù)位 芯片支持WDOG規(guī)格（高低電平）可配 喂狗間隔時(shí)間可配 WDOG產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)可以復(fù)位整個(gè)芯片 通過(guò)I2C接口的STOP信號(hào)產(chǎn)生喂狗信號(hào)
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傳統(tǒng)的電子煙煙彈在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上只有兩個(gè)觸點(diǎn)與煙桿連接，煙桿主板電路通過(guò)這兩個(gè)觸點(diǎn)向煙彈的發(fā)熱絲提供驅(qū)動(dòng)電流來(lái)加熱煙油達(dá)到霧化的效果。為了阻止盜版煙彈對(duì)品牌商和用戶(hù)的利益損害，在煙彈中增加可識(shí)別的加密芯片成為品牌商家們的共識(shí)，但問(wèn)題是如何在小巧精密的煙彈中增加電路板和讀出接口？能否既不改變煙彈外觀、又不影響霧化室和氣流通道的正常工作是所有工程師追求的設(shè)計(jì)訴求！ ?瑞納捷半導(dǎo)體推出的RJGT101D6加密芯片是通過(guò)1-Wire總線提供能電能和數(shù)據(jù)的單總線芯片，主機(jī)系統(tǒng)只需要連接RSD（單總線）和GND（地）即可與RJGT101D6進(jìn)行雙向交互認(rèn)證。這就意味著利用現(xiàn)有煙彈的兩個(gè)觸點(diǎn)連接RJGT101D6，實(shí)現(xiàn)與煙桿主機(jī)的數(shù)據(jù)通信和電能傳輸，不增加觸點(diǎn)不改變煙彈外觀的愿望是有可能實(shí)現(xiàn)的！經(jīng)過(guò)瑞納捷工程師們的多方論證和反復(fù)試驗(yàn)，終拿出了一個(gè)低成本的可行解決方案，經(jīng)實(shí)測(cè)該方案有如下特點(diǎn)： 1.無(wú)需改變傳統(tǒng)的兩觸點(diǎn)的煙彈外觀（不增加觸點(diǎn)、不改變氣道）。 2.無(wú)需機(jī)械防呆，煙桿主機(jī)可自動(dòng)識(shí)別煙彈正插、反插。 3.煙桿主機(jī)與煙彈加密芯片可雙向數(shù)據(jù)交互和雙向身份認(rèn)證。 4.煙彈霧化器發(fā)熱絲的工作和加密芯片的工作互不影響。 5.方案成本低，煙桿主機(jī)只需7個(gè)普通MOS管，煙彈內(nèi)只需1個(gè)普通MOS管。
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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(guò)通信接口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。單片機(jī)通過(guò)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(guò)30 秒不使用，自動(dòng)進(jìn)入低功耗模式省電。