基于emf32系统的微功耗远方数据终端的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于EMF32系统的微功耗远方数据终端，其包括EMF32微控制器和电源模块，所述EMF32微控制器分别连接有多个用于数据采集的采集模块和用于与外部设备通信的通信模块，所述电源模块分别为EMF32微控制器、采集模块以及通信模块供电。本实用新型采用EMF32微控制器作为远方数据终端的控制器，在完成远程数据采集的基本功能的同时，实现了静态功耗小、串口资源多和快速唤醒的功能，可适应多种电池应用的超低功耗要求，延长电池的使用时间。而且系统结构简单，具有良好的经济和社会效益。本实用新型可应用于各种远方数据终端。
【专利说明】基于EMF32系统的微功耗远方数据终端
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及远程数据采集领域，尤其涉及一种微功耗远端数据终端。
【背景技术】
[0002]RS485: 一种串口通信协议标准。
[0003]MCU:中央处理单元。
[0004]远方数据终端，又称RTU(REMOTE TERMINAL UNIT)，主要是对远端终端进行数据采集、存储和上报，用于远程监视、控制与数据采集的应用。在大多数无市电的应用场合，需要用电池对远端数据采集电路进行供电，这时就对远方数据终端的低功耗提出了要求。
[0005]目前虽有低功耗的远方数据终端，但是这些远方数据终端大多数基于ARMCortex-M3内核，这些基于ARM Cortex - M3内核的低功耗RTU有如下缺点:
[0006]I, deep sleep mode下(静态功耗)一般有几十或上百uA ；
[0007]2，较少的串口资源，一般支持3-4个串口；
[0008]3，深度睡眠唤醒时间较长；
[0009]4、外围设备之间的通信受CPU干预，导致功耗较高。
实用新型内容
[0010]为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供实现微功耗、并且提供多种接口资源的一种基于EMF32系统的微功耗远方数据终端。
[0011]本实用新型所采用的技术方案是:
[0012]—种基于EMF32系统的微功耗远方数据终端,其包括EMF32微控制器和电源模块，所述EMF32微控制器分别连接有多个用于数据采集的采集模块和用于与外部设备通信的通信模块，所述电源模块分别为EMF32微控制器、采集模块以及通信模块供电。
[0013]优选的，所述电源模块分别通过一开关与EMF32微控制器、采集模块和通信模块连接，使得通过开关可控制EMF32微控制器、采集模块或通信模块的工作状态。
[0014]优选的，其还包括多个扩展模块，所述扩展模块分别与EMF32微控制器连接，所述电源模块分别为各个扩展模块供电。
[0015]优选的，所述扩展模块为显示模块和/或存储模块和/或蜂鸣器和/或A/D转换模块和/或GPS定位模块和/或防雷模块。
[0016]优选的，所述电源模块分别通过一开关与各个扩展模块连接，使得通过开关可控制各个扩展模块的工作状态。
[0017]优选的，所述采集模块为水位计。
[0018]优选的，所述采集模块通过RS485通信接口与EMF32微控制器连接。
[0019]优选的，所述开关连接到EMF32微控制器或外部MCU，接受来自EMF32微控制器或外部MCU的PWM控制信号控制。
[0020]优选的，所述开关均为继电器。
[0021]本实用新型的有益效果是:
[0022]本实用新型采用EMF32微控制器作为远方数据终端的控制器，在完成远程数据采集的基本功能的同时，实现了静态功耗小、串口资源多和快速唤醒的功能，可适应多种电池应用的超低功耗要求，延长电池的使用时间。而且系统结构简单，具有良好的经济和社会效.、/■
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[0023]另外，本实用新型通过电源模块对远方数据终端各模块供电的独立控制，实现整体的低功耗电源管理，使得相同的电池容量下，设备可以使用更长的时间，延长了电池的工作寿命，降低更换的电池成本及维护成本。
[0024]本实用新型可应用于各种远方数据终端。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步说明:
[0026]图1是本实用新型一种实施例的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]如图1所不,一种基于EMF32系统的微功耗远方数据终端,其包括EMF32微控制器和电源模块，所述EMF32微控制器分别连接有多个用于数据采集的采集模块和用于与外部设备通信的通信模块，所述电源模块分别为EMF32微控制器、采集模块以及通信模块供电。
[0029]其中，而本实用新型中EFM32微控制器采用EMF32GG380芯片，具有超低功耗性能。具体表现在:
[0030]1、极低的深度睡眠功耗，仅为900nA。
[0031]2、通过减少深度睡眠的唤醒时间实现低功耗。通常，在目标应用中MCU的工作周期其实很短，在深睡眠状态可停留高达99%的时间，而每次唤醒都会消耗能量，在唤醒期间处理器必须等待振荡器和电源系统稳定下来才能开始执行代码，因此等待期间所耗费的能量就被浪费了，如果能够减少唤醒时间，就可以降低这部分浪费。另外，MCU应用还会影响实时要求，唤醒时间必须保持最短才能使MCU能够在一段时间内回应一个事件。由于一些应用要求的延迟比一些MCU的唤醒时间还长，设备通常并不能完全进入深度睡眠。EFM32的设计技术将深度睡眠的唤醒时间减少到了仅需2 us，确保CPU开始处理任务时所用的能量最少。
[0032]3、采用了一个特殊的MCU架构，该架构可使CPU自动保留外围设备功能，在CPU深度睡眠的同时，外围依旧可以工作。EFM32通过两条32位总线引入一个可编程互连结构，称为外围反射系统，该系统可使外围设备之间的交流不受CPU干预，在不需要CPU工作时自行工作，从而实现减少功耗。
[0033]EFM32微控制器的这些特点使得基于EFM32系统的微功耗远方数据终端比其他另外的基于ARM Cortex - M3内核的低功耗远方数据终端更加适合与不具备供电条件、环境恶劣的监测现场。
[0034]本设计硬件电路设置在3块单板上:采样板、CPU板、IXD板。
[0035]1、采样板依次连接CPU板和LCD板，主要功能是利用传感器(如水位计)采集数据信号，提供各种信号的调理及前端保护，如电流转电压等功能。
[0036]2、CPU板是主要有EMF32GG380最小系统组成。EMF32GG380芯片将采样板上采集的信息与通信模块进行通讯，实现各种信息的编码和上报功能，其通过一个板间连接器与采样板连接。这里的通信模块是无线通信模块。
[0037]3、IXD板完成人机交互功能。由一个IXD屏和一个薄膜式键盘组成，与CPU板通过软排线连接，其可固定在壳体上，也可通过铜柱固定在采样板上。
[0038]优选的，所述电源模块分别通过一开关与EMF32微控制器、采集模块和通信模块连接，使得通过开关可控制EMF32微控制器、采集模块或通信模块的工作状态。
[0039]优选的，其还包括多个扩展模块，所述扩展模块分别与EMF32微控制器连接，所述电源模块分别为各个扩展模块供电。
[0040]优选的，所述扩展模块为显示模块和/或存储模块和/或蜂鸣器和/或A/D转换模块和/或GPS定位模块和/或防雷模块。
[0041]优选的，所述电源模块分别通过一开关与各个扩展模块连接，使得通过开关可控制各个扩展模块的工作状态。
[0042]本实用新型基于EMF32系统的微功耗远方数据终端所有模块的电源独立可控。每个模块都有一电源开关，各个电源开关均连接到EMF32微控制器或外部MCU，接受来自EMF32微控制器或外部MCU的PWM控制信号控制。优选的，所述开关均为继电器。用户可以根据需要接通或断开任一模块的电源连接。
[0043]例如，远方数据终端上电初始化所有电源开关打开，I分钟内所有电源开关关闭，远方数据终端进入低功耗状态只有EFM系统电源接通，维持EFM32系统低功耗状态(低功耗状态可被中断信号唤醒一一外部中断或内部定时中断，由采集时间定)。当远方数据终端被内部定时中断唤醒时只会根据相应的用户设置打开相应的电源开关同时其他电源开关关闭以维持远方数据终端的最低功耗应用；若用户设置(水位计选择RS485水位计)，当远方数据终端被唤醒时会只接通RS485水位计电源，其他开关断开；若用户软件设置(水位计选择4-20mA水位计)，当远方数据终端被唤醒时会只接通4-20mA水位计其他电源开关断开。采集数据后若需上传数据则接通通信模块电源，采集数据或上传数据后远方数据终端断开所有电源开关再次进入低功耗状态等待中断信号。
[0044]按照上述流程，远方数据终端可实现整体的低功耗电源管理，使得相同的电池容量下，远方数据终端可以使用更长的时间。延长了电池的工作寿命，降低更换的电池成本及维护成本。
[0045]优选的，所述采集模块为水位计。显然，也可以是电流表、电压表、温度采集模块等坐寸ο
[0046]优选的，所述采集模块通过RS485通信接口与EMF32微控制器连接。也可以是其它接口，如RS232通信接口等。
[0047]本实用新型采用EMF32微控制器作为远方数据终端的控制器，在完成远程数据采集的基本功能的同时，实现了静态功耗小、串口资源多和快速唤醒的功能，可适应多种电池应用的超低功耗要求，延长电池的使用时间。而且系统结构简单，具有良好的经济和社会效.、
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[0048]另外，本实用新型通过电源模块对远方数据终端各模块供电的独立控制，实现整体的低功耗电源管理，使得相同的电池容量下，设备可以使用更长的时间，延长了电池的工作寿命，降低更换的电池成本及维护成本。
[0049]本实用新型可应用于各种远方数据终端。
[0050]以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【权利要求】
1.一种基于EMF32系统的微功耗远方数据终端，其特征在于:其包括EMF32微控制器和电源模块，所述EMF32微控制器分别连接有多个用于数据采集的采集模块和用于与外部设备通信的通信模块，所述电源模块分别为EMF32微控制器、采集模块以及通信模块供电。
2.根据权利要求1所述的一种基于EMF32系统的微功耗远方数据终端，其特征在于:所述电源模块分别通过一开关与EMF32微控制器、采集模块和通信模块连接，使得通过开关可控制EMF32微控制器、采集模块或通信模块的工作状态。
3.根据权利要求1所述的一种基于EMF32系统的微功耗远方数据终端，其特征在于:其还包括多个扩展模块，所述扩展模块分别与EMF32微控制器连接，所述电源模块分别为各个扩展模块供电。
4.根据权利要求3所述的一种基于EMF32系统的微功耗远方数据终端，其特征在于:所述扩展模块为显示模块和/或存储模块和/或蜂鸣器和/或A/D转换模块和/或GPS定位模块和/或防雷模块。
5.根据权利要求4所述的一种基于EMF32系统的微功耗远方数据终端，其特征在于:所述电源模块分别通过一开关与各个扩展模块连接，使得通过开关可控制各个扩展模块的工作状态。
6.根据权利要求1所述的一种基于EMF32系统的微功耗远方数据终端，其特征在于:所述采集模块为水位计。
7.根据权利要求2所述的一种基于EMF32系统的微功耗远方数据终端，其特征在于:所述采集模块通过RS485通信接口与EMF32微控制器连接。
8.根据权利要求2或5所述的一种基于EMF32系统的微功耗远方数据终端，其特征在于:所述开关连接到EMF32微控制器或外部MCU，接受来自EMF32微控制器或外部MCU的PWM控制信号控制。
9.根据权利要求8所述的一种基于EMF32系统的微功耗远方数据终端，其特征在于:所述开关均为继电器。
【文档编号】G05B19/042GK204065743SQ201420459280
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】邓权 申请人:深圳市宏电技术股份有限公司