基于TI MSP430 Scan Interface 技术的流量表解决方案3

那么下面一块内容

刚才我基本上给大家讲解了

就是我们Scan Interface或者是我们lc sensor的检测原理

基于流量计的一个监测原理

以及我们TI的Scan Interface和我们的extended Scan Interface

它的一个工作原理以及内部的构造

大家清楚了解了这样一个技术以后

我们就回到主题上

主题是solution

也就是说我们基于TI的Scan Interface

或者说extended Scan Interface这样一个新的技术

那么我要做我的流量计

我的方案到底有什么优势

基于TI 这样的技术，我有什么好的优势呢

我在这里给大家总结出来三点比较主要的优势

当然，不仅限于这三点，其它的优势也非常多

第一个优势就是我们长距离的一个监测

做这个流量计的工程师

大家应该比较清楚，因为它里面是水，或者是别的液体

液体会有高压，会有压力

所以，比如说我们做一个水表的话

你水表的表盖

就是透明，可以看转盘齿里面的表盖

不能做得太薄

因为太薄的话，其承受水压的能力

包括寿命都会有一定的影响

所以要求说，你的这个lc sensor

距离水表里面机械的一个转环

这个距离从用户的角度来讲

或者说从实际产品角度来讲的话

会要求一个长距离监测的一个功能

今天就给大家带来基于我们这个技术

我们的Scan Interface或者extended Scan Interface

做长距离监测的一个demo的参数

另外一个功能就是runtime calibration

就是我们在线实时地去做校准

这个功能其实是说

因为我的水表安装以后

并不是说很短时间内我就要去更换它

一般大家应用的时间会非常长，好几年甚至十年

在这个时间里面

我的环境的温度、湿度等方方面面的东西

你都会去做变化

基于这些变化，我的lc sensor

这部分整段的一个电路的也会有一定的变化

那就要求我的芯片

需要去完成这样一个runtime calibration

第三个就是我们所讲的超低功耗

超低功耗也是我们TI MSP430家族的芯片

在业界一直以来主打的一个性能

也是我们的一个口碑点

那么在我们基于Scan Interface和extended Scan Interface技术

所集成 的这样一个流量表的方案里面

我们也是把这样一个超低功耗的性能

给发挥到了极致

那第一点就是我们所讲的

我们的长距离监测

这个长距离监测

是基于我们TI所提供的，叫做EVM430-FR6989

这个长距离监测的话

我在这里讲的长距离监测的方案

是基于我们刚才所讲两个模块里面的

extended Scan Interface，也就是说我们的ESI模块

ESI模块是集成在FR6989

这样一颗我们FR系列最新的单面机里面

所以我们整个测试使用的就是FR6989里面的EVM板

这个EVM板，大家可以去TI的官网上

去申请或者购买

都可以购买到、拿到

拿到的板子就是现在图中所示的板子

左侧的是FR6989的主板

在这个主板上大家可以看到

我们有lcd的显示屏

最左边有一个RF

可以接TI 的sub 1GHz或者2.4GHz的RF模块

在下面是我的IO

就是我片上其它IO的一个引出

包括IFC的通讯的一个口

包括别的IO的一个引出

这个大家可以灵活的去配置

下面这一块是我在片上

这个板子上面有一个刷写器，我们的EZ site放在这边

包括这边有我的（听不清）和我的USB的

我们有一个USB的接口

这边有个USB的接口

这块我们会有一个五项按键

五项按键在我们参考势力工程里面

是没有被用到的

如果大家在自己评估的过程中

你需要用到这样一个五项按键的话

你只需在你的用户代码里面去调用者五项按键的硬件

可以去进行配置并使用这个硬件

那么，这一块呢

这部分大家可以看到这个......这个接插口

这个就是我们ESI extended Scan Interface

它的IO接口

就之前框图里面最左端的接口

我们通过这些接口去连接到我的lc sensor

这竖着的板子有两块

左侧竖着的板子就是我们的lc sensor板子

右侧竖着的板子再加上大板子

是我们用来模拟水表或者说流量表的

一个转动的马达的MOTO board

这上面会有一个竖着的转盘

这个转盘是二分之一有金属，二分之一是没有金属的一个转盘

这边我们会有一个控制模块

去控制它的转速

你可以通过这样一个转换电阻

可以去控制它的转速

而且上面有IFC接口

它可以把你实际的转速

因为这块会有一个红外的传感器

可以检测到真正实际的一个转速

我们通过板子上的IFC接口

接到主板上以后

我把我实际的转速与lc sensor检测到的转速

做一个对比，可以判断你的转速检测和lc sensor的转速检测

是不是一个非常准确的检测

这幅图信息量很大

我们讲long distance，长距离监测的一个方案，一个demo的参数

这个参数大家可以记下来

就是说，首先我们转盘的直径是16mm

这是业界用得比较常见的转盘直径

当然转盘越大，监测效果肯定越好，距离应用长了

但是因为一个产品的限制

其实16mm是比较常见的一个转盘的直径

基于16mm转盘直径的话

我们所推荐的你的电感的值是680uH

你的电容值是200pF

那么你的sensor也就是说你电感的头

你要放在转盘的边沿

不要放在转盘的中间

放在转盘的最边沿的位置

这时候基于我们的FR6989的EVM

基于这样一个lc sensor以及转盘的一个构造

我们可以检测到的我的lc sensor

距离转盘的距离可以到9mm

9mm我想对于做过lc sensor，做过流量表的用户

对这个距离应该会比较兴奋

这个值其实在整个这种解决方案里面

算是非常好、非常远的一个监测距离

从功耗上来讲的话

我们的方案是基于两个lc sensor的

两个lc sensor平均下来是6.9uA

这样一个功耗

讲完长距离监测

第二个我们的一个value的一个价值点

就是刚才一直给大家卖关子的runtime calibration

或者讲runtime （听不清） calibration

这个其实是基于我们叫AFE2

就是我们现在所讲的

另外一个备用的AFE2去做这样一个功能

刚才我也讲了很多原理

其实大家可以看到AFE1

及时第一个AFE，它就是去做日常的检测

那么AFE2，它的主要功能就是去做这样一个

runtime calibration的这样一个工作

它内部也有DAC

也有比较器，

这些AFE1里面有的框图这些它都有

正因为有了AFE2去做这样一个实时的校准

会给我带来一个好处就是

我的AFE1可以在你做实时校准的情况下

AFE1还可以去做我正常的一个监测

因为流量计在运行过程中

你不可能说我要去校准的时候

我再把AFE1实际的监测功能给暂停下来

这时候是不允许的

所以说你必须用两个AFE去做

那么AFE会去采同样一个输入信号

就是它的lc振荡波形

不需要再额外的给它有一个激励

这个其实就是说我们第三个，从功耗角度来讲的话

不需要说因为我要去做runtime calibration

而我需要做一个额外的激励去做calibration

不需要，它所采集的波形都是跟AFE1同一路采集回来的

只不过它的工作是不一样的

这个就是我们所讲的超低功耗

超低功耗这一块的话

通过右侧图的曲线

我给大家解释一下，可能小字大家看不清楚

最上面蓝色的曲线

是用我们另外一颗没有集成Scan Interface或者extended Scan Interface

普通的一个TI是我MSP430的超低功耗的一个处理器单面机

加上外部分离器件所搭乘的

lc sensor的一个监测方案

我们所测到的一个功耗

下面横轴是我们的sampling rate

这块是1000sampling rate

上面就是我们整体的一个功耗

这是蓝色曲线

再往下的第二根红色曲线

就是我们所叫的FW427或者FW42x系列

这个集成有基础款的Scan Interface的一个功耗

你可以看到整个这个功耗

差不多是五分之一这样一个关系

也就是说我的Scan Interface的功耗的性能

是五倍于分离器件所搭出来的lc sensor的这样一个方案

绿色的这根线

是基于我们在FR6989上面的ESI extended Scan Interface

这样一个模块再加上我们前端的两个sensor

去做的一个功耗采样

这个功耗在相同的采样频率下面

大概是我们Scan Interface

基础款FW427的一个二分之一的一个倍数关系

最下面紫色的这根线

它是用我们FR6989的ESI

就是extended Scan Interface这模块

但是我们把外部的lc sensor给去掉了

实际上我们只是单独的去看

我MCU单面机这一段的耗电到底是多少

那么大家可以看到

其实，我去掉lc sensor这部分电路

这是我们外部的一个电路

去掉这个外部电路以后，功耗又降低了一半

也就是说lc sensor其实在FR6989这样一个方案里面

它占到了整个功耗的一半

差不多在一半

那么其实，前面三根曲线已经可以看到

我们FR6989也好，FW427也好

它的功耗优势已经非常明显

但是再看最后紫色的线，你就会发现

如果你的lc sensor设计的足够好的话

其实你的功耗可以再做得更低

我们这边可以给到大家一个参考的值

这个值大家在我们后续的APP note里面

可以看到一个详细的测试数据

针对于两个sensor的这样一个方案

我们平均每个sample率

像现在就是1000个simple

平均每个simple，我们FR69X系列的话

它是小于9nA的功耗

FW42x系列它是小于17nA这样的一个功耗

我刚才讲了三点

就是基于我们TI Scan Interface的这样一个监测的

模块的三个优势价值点

就是长距离监测、runtime calibration、实时在线的自校准

还有就是现在讲的超低功耗

但是基于TI整体的一个解决方案

其实它的优势不仅限于此

我在这里面讲的是我们技术上面的优势

技术性能点上的优势

其实还有大家所讲的一些应用性

我们TI有很多TI design、很多参考设计

有非常丰富的产品线的选择

有我们在线的培训、在线技术支持等都非常丰富

接下来我会把时间交给我的同事Mengzhen HAO

来给大家介绍一些在实际的设计过程中需要用到的资源

TI会提供给大家什么样的资源

那我们把时间交给我的同事

那么下面一块内容

刚才我基本上给大家讲解了

就是我们Scan Interface或者是我们lc sensor的检测原理

基于流量计的一个监测原理

以及我们TI的Scan Interface和我们的extended Scan Interface

它的一个工作原理以及内部的构造

大家清楚了解了这样一个技术以后

我们就回到主题上

主题是solution

也就是说我们基于TI的Scan Interface

或者说extended Scan Interface这样一个新的技术

那么我要做我的流量计

我的方案到底有什么优势

基于TI 这样的技术，我有什么好的优势呢

我在这里给大家总结出来三点比较主要的优势

当然，不仅限于这三点，其它的优势也非常多

第一个优势就是我们长距离的一个监测

做这个流量计的工程师

大家应该比较清楚，因为它里面是水，或者是别的液体

液体会有高压，会有压力

所以，比如说我们做一个水表的话

你水表的表盖

就是透明，可以看转盘齿里面的表盖

不能做得太薄

因为太薄的话，其承受水压的能力

包括寿命都会有一定的影响

所以要求说，你的这个lc sensor

距离水表里面机械的一个转环

这个距离从用户的角度来讲

或者说从实际产品角度来讲的话

会要求一个长距离监测的一个功能

今天就给大家带来基于我们这个技术

我们的Scan Interface或者extended Scan Interface

做长距离监测的一个demo的参数

另外一个功能就是runtime calibration

就是我们在线实时地去做校准

这个功能其实是说

因为我的水表安装以后

并不是说很短时间内我就要去更换它

一般大家应用的时间会非常长，好几年甚至十年

在这个时间里面

我的环境的温度、湿度等方方面面的东西

你都会去做变化

基于这些变化，我的lc sensor

这部分整段的一个电路的也会有一定的变化

那就要求我的芯片

需要去完成这样一个runtime calibration

第三个就是我们所讲的超低功耗

超低功耗也是我们TI MSP430家族的芯片

在业界一直以来主打的一个性能

也是我们的一个口碑点

那么在我们基于Scan Interface和extended Scan Interface技术

所集成 的这样一个流量表的方案里面

我们也是把这样一个超低功耗的性能

给发挥到了极致

那第一点就是我们所讲的

我们的长距离监测

这个长距离监测

是基于我们TI所提供的，叫做EVM430-FR6989

这个长距离监测的话

我在这里讲的长距离监测的方案

是基于我们刚才所讲两个模块里面的

extended Scan Interface，也就是说我们的ESI模块

ESI模块是集成在FR6989

这样一颗我们FR系列最新的单面机里面

所以我们整个测试使用的就是FR6989里面的EVM板

这个EVM板，大家可以去TI的官网上

去申请或者购买

都可以购买到、拿到

拿到的板子就是现在图中所示的板子

左侧的是FR6989的主板

在这个主板上大家可以看到

我们有lcd的显示屏

最左边有一个RF

可以接TI 的sub 1GHz或者2.4GHz的RF模块

在下面是我的IO

就是我片上其它IO的一个引出

包括IFC的通讯的一个口

包括别的IO的一个引出

这个大家可以灵活的去配置

下面这一块是我在片上

这个板子上面有一个刷写器，我们的EZ site放在这边

包括这边有我的（听不清）和我的USB的

我们有一个USB的接口

这边有个USB的接口

这块我们会有一个五项按键

五项按键在我们参考势力工程里面

是没有被用到的

如果大家在自己评估的过程中

你需要用到这样一个五项按键的话

你只需在你的用户代码里面去调用者五项按键的硬件

可以去进行配置并使用这个硬件

那么，这一块呢

这部分大家可以看到这个......这个接插口

这个就是我们ESI extended Scan Interface

它的IO接口

就之前框图里面最左端的接口

我们通过这些接口去连接到我的lc sensor

这竖着的板子有两块

左侧竖着的板子就是我们的lc sensor板子

右侧竖着的板子再加上大板子

是我们用来模拟水表或者说流量表的

一个转动的马达的MOTO board

这上面会有一个竖着的转盘

这个转盘是二分之一有金属，二分之一是没有金属的一个转盘

这边我们会有一个控制模块

去控制它的转速

你可以通过这样一个转换电阻

可以去控制它的转速

而且上面有IFC接口

它可以把你实际的转速

因为这块会有一个红外的传感器

可以检测到真正实际的一个转速

我们通过板子上的IFC接口

接到主板上以后

我把我实际的转速与lc sensor检测到的转速

做一个对比，可以判断你的转速检测和lc sensor的转速检测

是不是一个非常准确的检测

这幅图信息量很大

我们讲long distance，长距离监测的一个方案，一个demo的参数

这个参数大家可以记下来

就是说，首先我们转盘的直径是16mm

这是业界用得比较常见的转盘直径

当然转盘越大，监测效果肯定越好，距离应用长了

但是因为一个产品的限制

其实16mm是比较常见的一个转盘的直径

基于16mm转盘直径的话

我们所推荐的你的电感的值是680uH

你的电容值是200pF

那么你的sensor也就是说你电感的头

你要放在转盘的边沿

不要放在转盘的中间

放在转盘的最边沿的位置

这时候基于我们的FR6989的EVM

基于这样一个lc sensor以及转盘的一个构造

我们可以检测到的我的lc sensor

距离转盘的距离可以到9mm

9mm我想对于做过lc sensor，做过流量表的用户

对这个距离应该会比较兴奋

这个值其实在整个这种解决方案里面

算是非常好、非常远的一个监测距离

从功耗上来讲的话

我们的方案是基于两个lc sensor的

两个lc sensor平均下来是6.9uA

这样一个功耗

讲完长距离监测

第二个我们的一个value的一个价值点

就是刚才一直给大家卖关子的runtime calibration

或者讲runtime （听不清） calibration

这个其实是基于我们叫AFE2

就是我们现在所讲的

另外一个备用的AFE2去做这样一个功能

刚才我也讲了很多原理

其实大家可以看到AFE1

及时第一个AFE，它就是去做日常的检测

那么AFE2，它的主要功能就是去做这样一个

runtime calibration的这样一个工作

它内部也有DAC

也有比较器，

这些AFE1里面有的框图这些它都有

正因为有了AFE2去做这样一个实时的校准

会给我带来一个好处就是

我的AFE1可以在你做实时校准的情况下

AFE1还可以去做我正常的一个监测

因为流量计在运行过程中

你不可能说我要去校准的时候

我再把AFE1实际的监测功能给暂停下来

这时候是不允许的

所以说你必须用两个AFE去做

那么AFE会去采同样一个输入信号

就是它的lc振荡波形

不需要再额外的给它有一个激励

这个其实就是说我们第三个，从功耗角度来讲的话

不需要说因为我要去做runtime calibration

而我需要做一个额外的激励去做calibration

不需要，它所采集的波形都是跟AFE1同一路采集回来的

只不过它的工作是不一样的

这个就是我们所讲的超低功耗

超低功耗这一块的话

通过右侧图的曲线

我给大家解释一下，可能小字大家看不清楚

最上面蓝色的曲线

是用我们另外一颗没有集成Scan Interface或者extended Scan Interface

普通的一个TI是我MSP430的超低功耗的一个处理器单面机

加上外部分离器件所搭乘的

lc sensor的一个监测方案

我们所测到的一个功耗

下面横轴是我们的sampling rate

这块是1000sampling rate

上面就是我们整体的一个功耗

这是蓝色曲线

再往下的第二根红色曲线

就是我们所叫的FW427或者FW42x系列

这个集成有基础款的Scan Interface的一个功耗

你可以看到整个这个功耗

差不多是五分之一这样一个关系

也就是说我的Scan Interface的功耗的性能

是五倍于分离器件所搭出来的lc sensor的这样一个方案

绿色的这根线

是基于我们在FR6989上面的ESI extended Scan Interface

这样一个模块再加上我们前端的两个sensor

去做的一个功耗采样

这个功耗在相同的采样频率下面

大概是我们Scan Interface

基础款FW427的一个二分之一的一个倍数关系

最下面紫色的这根线

它是用我们FR6989的ESI

就是extended Scan Interface这模块

但是我们把外部的lc sensor给去掉了

实际上我们只是单独的去看

我MCU单面机这一段的耗电到底是多少

那么大家可以看到

其实，我去掉lc sensor这部分电路

这是我们外部的一个电路

去掉这个外部电路以后，功耗又降低了一半

也就是说lc sensor其实在FR6989这样一个方案里面

它占到了整个功耗的一半

差不多在一半

那么其实，前面三根曲线已经可以看到

我们FR6989也好，FW427也好

它的功耗优势已经非常明显

但是再看最后紫色的线，你就会发现

如果你的lc sensor设计的足够好的话

其实你的功耗可以再做得更低

我们这边可以给到大家一个参考的值

这个值大家在我们后续的APP note里面

可以看到一个详细的测试数据

针对于两个sensor的这样一个方案

我们平均每个sample率

像现在就是1000个simple

平均每个simple，我们FR69X系列的话

它是小于9nA的功耗

FW42x系列它是小于17nA这样的一个功耗

我刚才讲了三点

就是基于我们TI Scan Interface的这样一个监测的

模块的三个优势价值点

就是长距离监测、runtime calibration、实时在线的自校准

还有就是现在讲的超低功耗

但是基于TI整体的一个解决方案

其实它的优势不仅限于此

我在这里面讲的是我们技术上面的优势

技术性能点上的优势

其实还有大家所讲的一些应用性

我们TI有很多TI design、很多参考设计

有非常丰富的产品线的选择

有我们在线的培训、在线技术支持等都非常丰富

接下来我会把时间交给我的同事Mengzhen HAO

来给大家介绍一些在实际的设计过程中需要用到的资源

TI会提供给大家什么样的资源

那我们把时间交给我的同事