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从海思巴比龙新一代NB-IoT解决方案说起,看看智
能表计MCU的竞争力

发布时间:2024-7-17     来源:“数智计量微讯”梳理成文    编辑:衡盛楠    审核:张经纬 王静

625日,海思巴龙无线全场景解决方案论坛在上海举行。

海思正式发布巴龙无线解决方案,涵盖新一代的巴龙NB-IoT产品解决方案,即将上市的中速率Cat1以及面向物联、专业车载的巴龙RedCap解决方案,同时融合海思在射频、短距、穿戴等领域的创新积累,面向不同应用场景提供丰富的组合解决方案。

海思巴龙无线全场景解决方案

期间,海思联合多家合作伙伴发起新一代NB-IoT模组&OpenCPU合作启航,包括金卡智能、杭州佰鹿、中移物联、威星智能、利尔达、九联科技,以谋求在智慧水务、智慧燃气与智慧消防等领域主流通信方案的创新升级。

新一代NB-IoT解决方案具有超低功耗和OpenCPU高集成。

超低功耗:通过多种硬件、算法创新,实现IDLE态功耗降低50%,大大降低表计设备待机功耗,可支撑表计业务从被动唤醒永久在线升级,使得燃气表、水表远程实时开关阀成为可能,一方面提升用户用气/用水安全,另一方面实现预付费模式,大大改善水务公司/燃气公司运营。

OpenCPU高集成:新一代NB17E/18方案,集成表计低功耗MCULCD驱动,大大降低整机成本,同时板卡尺寸缩小40%+,实现产品小型化。

新一代NB-IoT能否如七年前成为热点并快速在水气热行业形成规模,实现升级换代的新应用,一方面考验合作伙伴的落地能力,另一方面也会再一次触动行业用户的神经。

基于物联网通信技术推陈出新的周期缩短,对于行业产业链上的任何一方,估计都不会再有七年的耐心!

新一代NB-IoT解决方案OpenCPU高度集成了表计低功耗MCULCD驱动。

MCU是智能表计的核心元件,是否具备高性能、高度集成、高安全性、高性价比、低功耗和小型封装等,是表计厂家开发人员评估一款MCU是否有竞争力的关键。

因着行业应用场景的异同点,电水气热表计产品对于MCU的评估也各有差异。

随着物联网智能表计的持续升级,表计设计方案除了提供必要的采集、计量和传输功能外,还需要提供远距离控制、多模式计费、双向数据传输和防偷防窃等个性化功能。系统的运转不再只是单纯几个模式,而是要应对非预测性的动态变化,比如用户远程查看时,表计就要被唤醒,以快速进入低功耗运转模式。

为了能够搭载和实现更多的功能,目前电子系统对于功耗的划分越来越明确,除了元器件自身的动态功耗和静态功耗外,系统的待机功耗和睡眠功耗也成为重要的考量因素。对于依赖电池供电的设备,尤其是应用于环境物联网等场景的设备,挑战尤为显著。

更加智能的表计要求MCU在断电模式、定时系统、事件驱动、片上外设、掉电检测、漏电流、封装等方面进行全面的优化。

外设方面,MCU需要具备多种不同功能的外设,并为常用功能提供额外的低功耗外设选项,同时还要全部配有中断功能。

功耗管理方面,MCU需要具备多种低功耗模式,并实现各模式之间高效切换,以适应唤醒和休眠等不同工作状态。

数据测量方面,高精度ADC是低功耗MCU获取高质量传感器读数的关键。

封装方面,超小型的MCU封装有助于设计人员应对空间挑战。

智能表计在功能需求上的挑战带来了新一代MCU的技术创新,也为未来的应用场景带来更多可能。

恩智浦

2024129日,恩智浦发布支持低功耗外设的微控制器产品MCX A14x/A15x系列,基于Arm® Cortex®-M33内核。MCX A系列应用广泛,如工业通信、智能计量、自动化与控制、传感器、低功耗/电池供电设备。

在深度睡眠模式下,电流为6.5µA,唤醒时间为10µsSRAM完全保留,3V@25°C;深度断电模式下,电流小于400nA,唤醒时间为2.78ms;内部闪存运行Coremark的工作模式下为59µA/MHz3V@25°C)。

意法半导体

2024319日,意法半导体(ST)发布超低功耗STM32微控制器,布局工业、医疗、智能表计和消费电子市场。

STM32U0新系列微控制器采用成熟的超低功耗技术,耗电量非常小,在工业传感器管理等小体积专用设备内,使用相同容量的电池,这款MCU可将电池续航时间延长一倍。因此,开发者可以为各种工业、医疗和消费设备增加更先进的功能,提供具有成本效益的解决方案。

STM32U0新系列MCU融合前沿设计技术和先进的制造工艺,能效水平取得了巨大的飞跃,包括待机模式下极低的静态功耗和卓越的唤醒性能,使MCU在省电的睡眠模式下工作的时间更长,最大限度地降低平均能耗需求。

华大电子

智能表计行业对低功耗的要求极其苛刻,尤其是在智能水气表产品。华大电子针对该领域推出了CIU32L071/CIU32L051系列超低功耗安全MCU及智能表计应用方案。

CIU32L071/CIU32L051系列安全MCU基于ARM 32位内核,最高频率可达48MHz,多达256KB Flash28KB SRAM,支持LQFP80/64/48等多种封装,支持独立的备份电源供电,内部集成LCDADC、内部参考电压源VREFBUF、超低功耗比较器、多个LPUART /U(S)ART/I2C/SPIRTC、多种定时器、AES算法协处理器等丰富的外设资源。

兆易创新

2024418日,兆易创新推出低功耗的微控制器新品GD32L235系列,基于Arm® Cortex®-M23内核。GD32L235系列产品以更优的功耗效率、丰富的接口资源、更高性价比应用于工业表计、智能门锁、便携式设备、IoT、电子烟、BMS等领域。

该系列产品支持包括深度睡眠、部分睡眠和待机等六种低功耗模式,在深度睡眠模式下,电流降至1.8µA,唤醒时间低于2µS;待机模式下,电流更是低至0.26µA;在最高主频全速工作模式下,其功耗也仅为66µA/MHz

国民技术

国民技术聚焦通用+安全芯片产品及市场战略,围绕SoC、信息安全、电源管理、射频四大核心领域,创新研发通用MCU、安全芯片、BMS、无线射频等技术与产品。其中,公司通用MCU产品线下游应用领域广泛,主要覆盖电池及能源管理、汽车电子、智能家电及智能家庭物联网终端、工业联网及工业控制、电机驱动、智能表计、安防、通讯、消费电子、生物医疗等应用方向。

国民技术拥有业界领先的低功耗MCU技术、无磁计量技术、低功耗无线射频技术,以及金融级信息安全技术等表计核心技术和全栈芯片产品,面向表计行业客户提供低功耗MCU、低功耗蓝牙BLE5.1 SOC、金融级安全芯片等表计方案核心芯片产品,以及从端到云的智能表计解决方案,相关芯片已在智能水表、智能电表、智能燃气表、智能热量表等多种表计产品中获得行业标杆客户的批量应用。

N32L4xx系列MCU是业内首颗采用40nm工艺制程的低功耗MCU产品,基于其形成的表计方案最大限度地减少能耗和提高测量精度。得益于N32L4xx优秀的低功耗和高集成特性,可延长表计电池寿命并降低系统使用成本。

上海复旦微电子

上海复旦微智能电表MCU包括基于32Cortex-M0内核的FM33A0xxFM33A0xxB系列芯片,以及16位增强型8xC251内核FM33xx系列芯片。最大支持512KB FLASH程序存储器和 64KB RAM,并集成LCD驱动、带温补的RTCADCAES以及UARTI2CSPI7816等通用外设接口。

小华半导体

小华半导体表计MCU,水表:低频卡(125K)和高频卡(13.56M)预付费水表,实现付费购水、阶梯计费、智能控制功能;在传统水表基础上,采用HC32L196搭载NB-IoT模块可实现水表的远程抄表和控制。燃气表:基于HC32L196系列芯片,智能燃气表采用光电直读技术,具有控制数据采集、显示、存储、无线传输功能,并具有燃气表阀门开关控制功能。

表计是国计民生的配套产品,市场份额相对稳定且持续,具备一定规模体量,并且有较高的技术门槛,这些年一直吸引着MCU企业在这个行业应用场景的持续研发创新。

电表行业生态圈最为稳定,对于MCU厂家前期投入的长期变现有一定保证。当然,智能电表对MCU的要求也最高,一方面计量复杂,对精度的要求较高,通信方式也多样化,除了低功耗、段码屏显示驱动的要求外,还需要MCU产品具备更好的处理性能、更高精度的ADC模块和更大的存储空间,对MCU处理能力、稳定性、安全性的要求相对也较高。

水表产品功能相对简单,对MCU的低功耗性能要求较高。

燃气表产品算法和功能相对比水表复杂,对表计产品的升级功能也有一定要求,除了MCU产品的低功耗特性外,还要有较大的存储空间来进行OTA升级备份处理。同时,智能燃气表除了机械数字显示外,还需要LCD段码屏显示,这需要MCU支持段码屏驱动模块。因此燃气表对MCU产品的要求更高一点。


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