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芯海:信号链MCU新标杆——SmartAnalog系列

2022-06-21 12:55:01 赵明灿 阅读:
6月17日,在AspenCore举办的“全球MCU生态发展大会”上,芯海科技高级产品经理王伟发表了“信号链MCU新标杆:SmartAnalog系列”主题演讲。

6月17日,在AspenCore举办的“全球MCU生态发展大会”上,芯海科技高级产品经理王伟发表了“信号链MCU新标杆:SmartAnalog系列”主题演讲。PNHednc

PNHednc

王伟指出,回顾整个智能设备发展的趋势,从传统的功能产品到智能产品,传感器的应用越来越多。2011年,带有传感交互的产品已经超过55%。感知和交互是整个智能设备发展当中非常重要的一个驱动力,包括人机交互,例如传统的基于屏幕和触控的人机交互。现在基于传感器的交互越来越多,交互的维度包括视觉、听觉,以及运动的检测,气味等检测也越来越多。可以预见,未来会越来越智能。PNHednc

然而,这也对产品设计带来了挑战。比如,我们的传感器越来越多,但设备的体积却越来越小。这种趋势不可避免,我们需要在越来越小的体积上集成越来越多的传感器。PNHednc

同时,传感信号的类型也越来越多。例如,我们的设备现在除了可以检测常规的电压、电流等信号以外,还可以检测酸碱度、压力、温度以及人体信号和气体等各种越来越多的信号,这在智能化产品中尤其明显,这也就需要使用大量传感器。PNHednc

那么,我们怎么设计我们的信号链,怎么在有限的成本和体积内实现想要的东西?PNHednc

全新的SmartAnalog信号链MCU系列:CS32smartAnalogCS32A

芯海为此推出了全新的SmartAnalog信号链MCU系列CS32A。为什么叫SmartAnalog?这个系列的第一个产品叫CS32A010,这也是入门级的产品。PNHednc

第一,它有24位高精度的ADC,有效精度达到23位,不动码可达20位以上,比以往的ADC精度更高。PNHednc

第二,它包含30ppm的低温漂基准,相比以往的60ppm有所提高。PNHednc

第三,为了实现信号链的特色,其中集成了一个SmartAnalog模块,它把测量设计中所常见的电流基准、电压基准、断线检测、放大器和DAC全部集成在一个模块里,这样就可以简化信号链设计。PNHednc

第四,配合多通道设计,可以实现多模测量,这样就可以同时进行多传感器测量或提高测量精度。PNHednc

第五,除了测量本身以外,它本身还是一个MCU。PNHednc

第六,它针对物联网应用做了安全和升级方面的强化,内部集成了安全加密引擎,能实现基础的物联网安全。PNHednc

第七,它还配备了丰富的外设,从而实现拓展。PNHednc

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下面来看下几个重点部分。首先是ADC,其架构和性能提升如下:PNHednc

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“现在做物联网产品设计,包括工业测量的设计,会面临各种各样的现象。举几个例子,惠斯通电桥应变传感器、惠斯通电桥压力传感器、热电偶温度传感器、RTD温度传感器、双向电流感应、热电堆温度传感器、电化学传感器、光电信号传感器等都有各种各样的应用场景。”王伟表示。PNHednc

SmartAnalog模块简化信号链设计

为了解决这种多应用的场合,芯海提供了SmartAnalog模块。下图是它的等效电路(实际上不是这样的堆叠)。PNHednc

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首先,它有一个激励信号发生器。其中包括一个电压激励,有几个不同的常用档位。比如,做惠斯通电桥测量需要一个电压基准,就可以用它来产生。同时,它还集成了两路电流激励。电压激励在有些场景温度特性并不好,这时候就可以用电流激励。PNHednc

其次,这个模块里还集成了12位DAC。不管是模拟信号的输出还是基准的产生,都可以用这个模块实现。PNHednc

第三,低失调放大器。很多的模拟信号并不能直接用ADC测量,需要经过运算放大器转化后才行。PNHednc

最后,断线检测的功能。举个简单的例子,不管是做BMS还是信号采集,断线检测是一个头疼的事情,因为有时候线长了,不知道线怎么去检测。大家需要用一堆分立器件搭建外围电路,才能实现这个功能。有了这个功能,就可以很简单地进行断线的检测。PNHednc

结合高精度ADC和SmartAnalog,就可以应对多变的测量场景。PNHednc

面向物联网的智慧感知平台

这款产品针对物联网做了一些特殊的设计:PNHednc

首先,它内置了一个安全引擎,这样就可以实现安全升级或安全更新,包括安全启动。PNHednc

其次,在低功耗方面,它提供多种低功耗工作模式。它还支持低功耗测量,也即仅在信号超出设定阈值时才唤醒MCU工作。它还提供了低功耗指示功能,也即在低功耗模式下,LED驱动不需要唤醒MCU就可以指示状态。PNHednc

第三,多模传感器。现在的物联网应用用到越来越多的传感器,从而同时进行温度、压力、成分分析等各种各样的测量。CS32A010同时支持多通道数字/模拟传感器测量。“可以说,CS32A010是面向整个物联网感知的一个平台。”王伟说。PNHednc

考虑到芯海的MCU在工业上也取得了比较多的成就,该公司把工业领域的一些设计也继承了下来,比如硬件校验、时钟保护等等。PNHednc

芯海MCU布局

最后,回顾芯海整个MCU的布局,芯海的MCU大致可以分为三类:精准感知、可靠控制和无线连接(如下所示)。PNHednc

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最后,他指出,目前芯海基于高精度ADC和高可靠性MCU双平台驱动,32位信号链MCU产品在工业、医疗、汽车等领域实现了多业务均衡发展,未来成长动能强劲。PNHednc

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赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
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