领慧立芯LH32M0SXX：压力变送器，测温及称重的单片解决方案

Lingui专注于高性能模拟和混合信号芯片的开发和设计。创始团队成员来自知名芯片设计公司，平均设计开发经验超过10年，熟悉产品定义、设计研发、试量产、销售等方面。公司致力于高端数字模拟混合产品的研发，产品主要涉及高精度信号链和信号链MCU/SOC两个方向，关键指标可标准化行业领先水平，广泛应用于通信设备、工业控制、医疗设备等领域。它可以应用于汽车电子等领域。LH001-xx系列于2021年推出，是一款用于心电/脑电图/直流测量的ADC产品，被众多医疗和工业客户所接受，成为国内唯一获得医疗认证的ADC产品。Lead正在积极布局ADC芯片信号链产品池和信号链MCU产品池。发布了内置32位ARM（Cortex）-M0和24位ADC的性价比高的微控制器“MARS”系列第2芯片。“Mars”系列MCU，具有严格的工业设计、验证、测试流程，内置24位高精度SD ADC，ENOB21.25@10hz&gain =64，温度漂移典型为2ppm/° C，积分非线性（INL）标准值为5pmm，线性指标或温度漂移指标填补了集成信号链MCU领域的国内空白。它大大减少了对温度校准算法的依赖。同时，LH32M0S30集成了丰富的数字外设，包括LCD、LED、SPI、I2C、UART、PWM和DMA，极大地扩展了LH32M0SXX的各种应用。“MARS”芯片适用于压力变送器、TC热电偶温度测量、RTD温度测量、称重等多种应用场景。 通过高集成度、高模拟性能、丰富的接口方式，可达到SOC的单片集成方案，为客户提供高性能、简易化、低功耗、低成本的解决方案。

图1.Mars MCU框图

压力传感器是最常用的传感器之一，也是测量和控制中最常用的传感器之一，在全球市场上，压力传感器在传感器的整体市场份额是第二大类型的传感器产品，仅次于流量传感器。包括水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军事、石油化工、油井、电力、船舶、机床、管道等多个行业。以往的收集压力传感器如下所示。

图2.传统的压力变送器方法引入了一个更小的方法来收集压力变送器。

基于火星的压力变送器LM32M0SXX可以收集多达8个压力传感信号，极大地简化了客户的设计，提高了产品的成本效益和稳定性。基于火星的红外测温解决方案迅速将医疗产品的一切转变为热门话题。各种非接触式红外人体温度计也成为流行防控的热门产品。

红外测温设备红外测温的基本原理如下：使用绝对零度以上的物体，发送红外特性，选择红外专用摄像机传感器。红外传感器传感器堆栈下面是传统场景如何工作的框图。

图5.传统的红外测温解决方案Lewili Core LM32M0SXX红外人体测温解决方案可帮助客户实现单芯片解决方案。

图6.Mars红外测温解决方案的完全集成的SoC解决方案为客户节省了外围模拟器件，提高了测量精度，大大提高了客户整体解决方案的性价比。基于Mars的电子称重解决方案具有高精度和低成本的特点，对高性能信号处理提出了越来越高的要求。最适合计量器设计的ADC架构是Sigma Delta ADC。这是因为它在低更新速率下提供了高线性和低噪声。在称重系统中，最重要的参数是内部代码、ADC动态输入范围、无噪声分辨率、转换率、系统增益和温度漂移。内部代码：称重仪的显示分辨率从低端的13000到高端的110000。例如，对于全尺度5kg、输出显示10000码的计量器，其分辨率为0.5g，LCD上显示的称为外部代码。为了保证外部代码的准确性，通常需要更高的数字内部代码。例如，一些标准称重仪器内部码需要外部码的20倍，因此内部码分辨率为1~200000。ADC动态范围：下图显示了一个典型的称重仪器的电路方案。如果传感器的全尺度输出为5mV，增益为128，则ADC的输入范围为640mV。如果参考电压为2.5V，则只能使用ADC动态范围的大约2/5。如果需要在640mV下满足1：200，000的编码要求，ADC需要达到1：781，250的分辨率，并且需要19-20位的精度。

典型的计量器电路方案温度漂移：计量器的典型最高工作温度范围为-10° C至50° C，增益误差为1ppm/° C的20位系统在50° C范围内产生50LSB误差。因此，选择低增益的温度漂移ADC也很重要。无噪声分辨率：在称重应用中，最重要的参数是峰值噪声或无噪声分辨率。将有效值噪声乘以6.6倍的峰值噪声。转换速度转换速度也是衡量系统精度的一个重要参数。例如，对于转换速率为4Hz的ADC，峰值分辨率可以达到20.5位，但如果将速率提高到500Hz，峰值分辨率只能达到16位。因此，在称重应用中，必须平衡两个相互矛盾的参数：转换速度和精度。苏州LH32M0SXX系列微控制器采用高性能32位ARM（Cortex）-M0内核，内置高达128Kbytes的FLASH和4Kbytes的SRAM，内置高精度24位Sigma Delta模数转换器（ADC）和预装低噪声可编程放大器（PGA）适用于计量应用的MCU。

图8.基于Mars的计量器电路方案LH32M0SXX ADC有效比特数

此外，“MARS”还可用于环境测量、工业测量、消防安全、健康医疗等领域。评估板提供48和24引脚评估板、支持原理图和参考代码，以实现快速开发。 编译环境支持IAR和KEIL，所有的例程IAR、KEIL配置都是默认设置的，客户端需要直接打开相应的编译环境进行编译和写入。

图9.基于不同包件的火星评估板（左1：48针包装，右1：24针封装）Mars性能核心32位ARM（Cortex）-M0CPU高达32频率内存高达128Kb闪存4Kbes时钟模块内部32RC振荡器;精度±1%内部32KHz RC振荡器LRC;精度±10%32.768KHz低速石英振荡器LXT-电压2.2~3.6V-V电压2.2~3.6V-温度范围-40~105℃管理低模式睡眠，深度睡眠，关电模式POR/PDR（Power Down Reset）支持低电压检测（LVD）通用输入/输出35个I/O支持高达32MHz的工作频率支持中断矢量高精度模拟数字转换器Sigma-DeltaADC差分输入1/2/4/8/16/32/64/128x可选增益积分非线性标准（INL）5ppm ADC通道温度漂移2ppm/° C输出速率8Hz至8kHzENOB ≥19.5bit@30sps PGA =128ENOB ≥15.4bit@8ksps，PGA =128硬件自动切换ADC通道，自动轮询ADC数据，并将参考电压通知MCU或DMA。输出1.8/2.35/2.45/2.8V可选内置温度传感器/电源电压检测通道数字比较器快速响应数字比较器内置LCD驱动程序4COM，20SEG配置内置充液泵LED驱动程序支持最大7x8段1路蜂鸣器2个计时器4个16位高级控制计时器（TIM1），带死区和互补控制的6通道PWM输出4个16位通用计时器（TIM2），带PWM输出的可编程恒流源8mA、10mA、12mA、20mA PWM控制OLED彩色DMA加速模块Serial Wire Debug（SWD）封装LQFP48（7mm x7mm）SSOP24（6.2mm x5.3mm）QFN48（6mm x6mm）