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戰(zhàn)疫進行時 | 采用GD32F450系列MCU設(shè)計紅外熱成像儀方案
來源: | 作者:serialiccn | 發(fā)布時間: 2020-05-21 | 次瀏覽 | 分享到:
在各項疫情防控和治療措施的持續(xù)施效下,全國的企業(yè)在陸陸續(xù)續(xù)進行復(fù)工。

在各項疫情防控和治療措施的持續(xù)施效下,全國的企業(yè)在陸陸續(xù)續(xù)進行復(fù)工。然而,企業(yè)申請復(fù)工必需具備快速紅外體溫探測儀、消毒水、口罩等疫情防控物資。由于口罩、額溫槍等物資早已供不應(yīng)求,不少企業(yè)就因為采購不到疫情防控物資而無法開工。在需求方面,據(jù)2月2日國家工信部發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,目前紅外測溫設(shè)備市場缺口約 6 萬臺,手持式紅外測溫設(shè)備約 55 萬臺。手持式紅外測溫設(shè)備主要是紅外測溫儀和紅外熱成像儀。

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手持紅外熱成像儀的PCB電路,主要元器件包括:MCU、熱電堆傳感器、RGB屏幕、攝像頭模塊、SDRAM、背光源和電池。其中MCU是設(shè)備的核心電子元件。


基于GD32 MCU的紅外熱成像儀系統(tǒng)框圖:

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GD32F450系列 MCU作為系統(tǒng)的主控IC,不但需要通過各類數(shù)字通訊接口采集紅外傳感器發(fā)送的溫度數(shù)據(jù),以及攝像頭模塊發(fā)送來的圖像數(shù)據(jù),并且需要利用片內(nèi)集成的SRAM和外擴的SDRAM來緩存各類數(shù)據(jù),最終在RGB屏幕上顯示圖像和溫度信息。與此同時,GD32F450還需要利用內(nèi)置的ADC和定時器實時監(jiān)控鋰電池的工作狀態(tài)和系統(tǒng)的環(huán)境溫度,進行系統(tǒng)級的監(jiān)控和保護。

GD32F450帶有豐富的外設(shè)接口,常用的UART, SPI, I2C,可用于外接BLE通訊模塊,紅外傳感器;GD32F450還帶有高速的SDIO, DCI, EXMC,TLI等接口,可以直接驅(qū)動RGB屏幕,攝像頭模塊,以及SDRAM, pSRAM,SD卡等多種類型的存儲器。從而實現(xiàn)紅外測溫到圖像顯示的一套系統(tǒng)的解決方案。


GD32F450系列MCU主要規(guī)格

Cortex-M4@200Mhz, 250 MIPS處理性能;

Flash:512KB/1024KB/3072KB;

SRAM:256KB/512KB;

12Bits ADC x 3@2.6Msps,24通道;

12Bits DAC x 2,

高級定時器x2,可產(chǎn)生6路死區(qū)可調(diào)的互補PWM輸出。

通用定時器x10;

Flash帶硬件加密保護;

多種串行通訊方式:

I2C x3, SPI x6, UART x8;

USB HSx1,USB FS x1

SDIOx1,DCM Ix1;

LCD-TFT Interface x1;

豐富的封裝類型

LQFP100/LQFP144/BGA176

供電電壓:2.6V~3.6V, I/O耐壓5V;

工業(yè)級的工作溫度范圍

-40℃~+85℃;

工業(yè)級的ESD特性:6000 Volt

GD32F450采用2.6V-3.6V供電,I/O口可承受5V電平。內(nèi)置的電源管理單元支持高級電源管理并提供了三種省電模式,在所有外設(shè)全速運行模式下的工作電流僅為500μA/MHz,實現(xiàn)了極佳的能效比。還首次具備了電壓調(diào)整功能。當(dāng)頻率降低時,CPU電壓也可隨之降低,從而將動態(tài)功耗降至最低水平。在電池供電時的待機電流最低僅為2μA。

在外設(shè)接口方面,GD32F450系列MCU以先進的緩存架構(gòu)配置了4個獨立的SRAM存儲器,可支持不同總線上的主設(shè)備同時訪問。新增的64KB內(nèi)核專用緩存(TCM RAM)既可作為系統(tǒng)運行的堆棧,又可作為高速運算緩沖, 從而有助于發(fā)揮出內(nèi)核的最高性能。32位總線接口EXMC還支持?jǐn)U展外部SDRAM內(nèi)存,能夠以更高的性價比靈活方便的進行大容量數(shù)據(jù)緩存與高級界面控制。

GD32F450還配備了TFT LCD控制器和硬件圖形加速器IPA (Image Processing Accelerator), 以實現(xiàn)液晶驅(qū)動并顯著提升顯示畫質(zhì),最高可以支持XGA 10吋1024 x 768像素的RGB TFT顯示。另外還配備了8位至14位的Camera視頻接口,便于連接數(shù)字?jǐn)z像頭并實現(xiàn)圖像采集與傳輸。

基于自主研發(fā)核心器件帶來成本上的優(yōu)勢,市場對熱成像儀的智能化、微型化產(chǎn)品需求不斷上升,并迅速推出“AI+熱成像”、“5G+熱成像”等產(chǎn)品。這不僅需要我們在產(chǎn)品硬件上不斷創(chuàng)新突破,而且要在軟件功能上進一步優(yōu)化,并提高整機集成度,滿足更多用戶需求。


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