新唐科技基于 MPU/ M4/ BLE MCU 在智能断路器上的整体应用方案

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cathy 发布于：周五, 12/01/2023 - 09:25 ，关键词：

随着楼宇、家居、工厂配置越来越需要智能化、联网化、本地边缘处理及时化,所以与之配套的电气控制设备之一断路器与其管理监控的网关也会同样需要重新设计。

我们看到普通的断路器除了常规功能之外,例如短路保护、过载保护和漏电保护, 断路器也会有一些新的智能特性,比如通过联网实时反馈和记录电路和设备的信息状态。这些联网接口和方式包括RS485、RJ45(以太网)、WiFi、蓝牙、4G/5G等多种协议进行远程控制,同时智能断路器和网关内部也需要用高速CAN总线来互联通讯。

在短距离监控方面,用户也会使用手机APP或电脑终端远程调节各种参数,如调节额定电流值、调节额定漏电保护跳闸值、过压或欠压百分比值、温度保护值或其他值,使用户可以根据自己的使用情况去调节。面对云端联网和远程遥控,在保护数据安全，防止被恶意篡改的潜在风险,用户又不得不需要芯片级别的安全隔离和防护。

在这样的需求下，智能断路器和网关会需要满足以上功能MPU、M4、BLE MCU来重新设计。

以下内容是新唐在相关的智能断路器和网关产品方案来协助客户提供这方面器件供应支持。

针对智能断路器需求新唐提供相关M4产品

  • 需要高算力

    • M46x系列高达200MHz,M483系列高达192MHz,二者都带DSP/FPU浮点运算单元

  • 大容量记忆体支持运行实时操作系统

    • M46x系列提供最多1024KB Flash与512KB RAM

    • M483系列提供最多512KB Flash与160KB RAM

  • 丰富与冗余的外设

    • M46x系列提供最多CAN FDx4chs与UARTx10chs+ISO7816/UARTx3chs

    • M483系列提供最多CAN x3chs与UARTx8chs+ISO7816/UARTx3chs

  • 多路ADC采集管道(>20chs)12-bit ADC

    • M46x系列提供5 MSPS, 12bit ADC, 可支持至28路 (最高可支持至3组ADC)

    • M483系列提供5 MSPS, 12bit ADC, 可支持至24路 (最高可支持至2组ADC)

  • 丰富的管脚

    • M46x系列提供 LQFP64对应GPIO(44),LQFP128对应GPIO(100),LQFP144对应GPIO(114),LQFP176对应GPIO(146)

    • M483系列提供LQFP64对应GPIO(52)，LQFP128对应GPIO(100)

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M463/M467系列选型

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M483系列选型

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新唐M4系列在智能断路器上应用框图

低阶和高阶断路器网关应用

对面不同应用的场合,例如智慧建筑需要低阶网关,功能需要能通过CAN总线控制断路器,云端上传,处理传感器采集信号,实时运行RTOS的功能,此外高阶的网关需要极高的算力面对轻量化的边缘计算,更高速的CANFD 总线与断路器及时控制,有软硬安全机制保证数据的传输安全更多功能。新唐提供NUC980系列和MA35D1来协助客户来应对不同的需求。

针对低阶智能断路器网关，新唐提供NUC980系列为其提供理想的选型

  • 性价比与性能的完美结合

    • 高性能低成本核心处理器速度可达300MHz

  • 内建64MB/128MB DDR@LQFP MCP封装优势

    • 降低Layout难度并缩小PCB尺寸和PCB板层数（降低成本）

    • 降低产品PCB生产工艺要求/降低产品EMI辐射强度

    • 可取代高阶M4或M7等MCU使用

  • 丰富与冗余的外设接口

    • 支持2组10/100Mbps以太网络

    • 支持10组UART 串口(H/W PDMA, 3Mbps)

    • 支持2组USB2.0 Host

    • 支持4组CAN总线

    • 支持EBI扩充

    • 支持硬件加密引擎(Crypto Engine)

  • 多操作系统优势

    • 支持RT-Thread/Linux

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NUC980系列选型

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新唐NUC980系列在低阶智能断路器网关上应用框图

针对高阶智能断路器网关，新唐提供MA35D1系列为其提供理想的选型

  • 需要极高的算能应对轻量级的边缘计算

    • 双核64位Arm® Cortex®-A35 （800Mhz）与Arm® Cortex®-M4(180Mhz)异构内核架构

  • 大容量内嵌SDRAM支持运行Linux与实时操作系统RT-thread

    • 最高内部堆迭DDR3L SDRAM容量高达512 MB

  • 丰富与冗余的外设接口

    • 4 组PDMA

    • 2 路千兆以太网

    • 1 路SDIO3.0, 1 路SDIO2.0

    • 1 组USB2.0 高速主机，1 组双角色USB2.0 高速主机与设备

    • 4路CAN FD

    • 2路QSPI

    • 2路I2S

    • 4路SPI/I2S

    • 17路UART

    • 6路I2C

  • 完善的安全机制应对联网的风险

    • TrustZone技术

    • 安全启动(Secure Boot)

    • 可信安全岛(TSI)是一个隔离的安全硬件单元,执行所有安全性相关操作

    • 硬件加解密引擎：AES256, SHA512, ECC, RSA4096, SM2/3/4

    • 真随机数生成器(TRNG)

    • 8Kbit一次性存储内存(OTP memory) 内含密钥存储(Key Store)功能

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MA35D1系列选型

新唐MA35D1系列在高阶智能断路器网关上应用框图

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针对断路器无线连接，新唐提供的M031BT/M032BT BLE MCU

  • 运行速度可达72 MHz Arm® Cortex®-M0 内核

  • 多达512 KB 闪存,96 KB SRAM

  • 封装：QFN48 (5 x 5 mm) for M031BT / QFN68 (8 x 8 mm) for M032BT

  • 支持双模蓝牙低功耗BLE 5.0与无线2.4GHz传输技术

  • 空中传输速率Data Rate：1 Mbps and 2 Mbps

  • 高发射功率TX Power：+8 dBm @1 Mbps

  • 接收灵敏度Rx Sensitivity：−94 dBm @1 Mbps

  • PHY, Link Layer, Host 认证

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M031BT/M032BT BLE MCU系列选型

来源：新唐MCU

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