Semtech Corporation日前宣布：推出其新一代LinkCharge LP（低功耗）无线充电平台。新平台将接收器和电池充电器集成在同一块芯片中，使其非常适合于极小尺寸的应用，包括可穿戴设备，平板电脑键盘和基于LoRa的传感器。

新款芯片是一个大小为2.3mm×2.3mm的、集成了锂离子或锂聚合物电池充电器的全集成式无线接收器。LinkCharge LP无线充电平台提供带有开关的系统轨引脚，可同时为电池充电并为系统供电。该无线充电器可提供高达250mA的充电电流，并且可以与Semtech的评估模块（EVM）配合使用。此外，LinkCharge LP能够为多个基于LoRa的传感器充电，而无需连接电线。

“Semtech的新一代LinkCharge LP无线充电平台将继续提供使用先进技术的业界领先解决方案，”Semtech无线和传感产品事业部电源和高可靠性产品线经理Francois Ricodeau表示。“凭借将接收器和充电器集成在一块芯片中，新型LinkCharge LP提供了一套完整的系统解决方案，可以改善物联网传感器的可用性，并有助于LoRa技术的发展和采用。”

本视频为Embedded World 2018展会现场关于“低功耗WFM200 Wi-Fi模块演示”的现场视频。

- 全新的Si532xx缓冲器系列产品为低功耗1.5V/1.8V应用首次提供符合PCIe Gen 4标准的解决方案 -

Silicon Labs（亦称“芯科科技”）日前推出了一系列低功耗PCI Express® （PCIe®） Gen 1/2/3/4时钟缓冲器，设计旨在为1.5V和1.8V应用提供超低抖动时钟分发。Silicon Labs的新型Si532xx PCIe时钟缓冲器具有40fs RMS（典型值）的附加抖动性能，可为严格的PCIe Gen 3和Gen 4抖动规范提供超过90％的余量，从而简化时钟分发和降低产品开发风险。

越来越多的数据中心硬件设计正在使用低功耗1.5V或1.8V电源，以最大限度地降低整体功耗，这些数据中心硬件设计包括网络接口卡（NIC）、PCIe总线扩展器和高性能计算（HPC）加速器。Si532xx缓冲器由单个1.5V-1.8V电源供电，具有多达12路时钟输出，非常适合在低功耗设计中提供低抖动PCIe时钟分发。Si532xx时钟器件支持PCIe通用时钟、分离参考无展频（SRNS）和分离参考独立展频（SRIS）架构，能够满足各种应用需求。

Si532xx时钟是基于非PLL的扇出缓冲器，支持展频时钟信号的分发而不影响信号完整性。随着PCIe端点数量在服务器和存储应用中的不断增长，要求系统设计人员提供更多的PCIe参考时钟的缓冲时钟副本。新型Si532xx系列产品的超低抖动性能使得设计人员能够级联多个缓冲器，同时仍能达到0.5ps RMS的最大允许系统PCIe抖动预算。

Si532xx器件输出驱动器利用Silicon Labs的推挽式HCSL技术，该技术不像使用恒流输出驱动器技术的传统PCIe缓冲器那样需要外部终端电阻。内部电源滤波可防止电源噪声降低时钟抖动性能，从而消除了竞争解决方案所需的离散式低压差稳压器。Si532xx系列产品支持85欧姆和100欧姆阻抗选项。

Silicon Labs时钟产品高级营销总监James Wilson表示：“我们利用Silicon Labs在高性能时钟设计方面的专业技术来降低PCIe时钟分发应用中的抖动和功耗。我们新推出的Si532xx系列产品显示Silicon Labs致力于帮助整合并简化数据中心、工业、通信和消费类设计中的高速时钟树设计。”

降功耗对于一款使用电池供电的产品来说是至关重要的。当然这项工作不只是软件开发人员的责任，还需要硬件工程师合理的电路设计，器件选型，最终共同努力将功耗控制到可接受的范围。MCU降功耗可以从以下几个方面着手:

1.器件选型

基于成本的考虑，电路使用的元器件可能不是低功耗的最佳选择，如某些传感器，本身功耗就比较大，这时想通过软件降功耗就很麻烦了。最好选择那些可以配置的，存在低功耗模式的传感器。至于MCU，是显而易见的，肯定选一款功耗低，满足功能要求的，这些评审时自然会考虑到。一些8位MCU功耗是几十微安，睡眠模式1uA左右，成为首选。这类MCU最容易出现的就是资源有限，引脚个数少，如某款IC ROM只有1K，RAM32字节，这样最后的软件实现很可能捉襟见肘。

2.降低主频

众所周知，芯片主频越高，功耗越大。降功耗方案一般不使用外部晶振，使用内部晶振，频率选择常用的32768Hz虽然低，却只能得到秒一级别的精度，想得到ms或us级别的精度，大于1M的频率少不了。

3.睡眠模式

睡眠模式是降功耗的主要方式，MCU可以睡眠模式睡眠，模块也可以睡眠。在外部触发唤醒MCU之后，MCU再唤醒功耗更大的模块，完成功能或通信后，马上又进入睡眠，总之进入睡眠状态自然是省电的。一些模块存在多种睡眠模式，都是为了在不影响功能的前提下更加灵活地来降低功耗。

4.关闭未用资源

在使用稍复杂一点的MCU时，它本身所带的外设，未使用时一定关闭。使用简单的MCU时，可能所有的功能都是引脚模拟实现，如IIC，SPI，Uart之类，不过也要注意，进入睡眠停止工作之前，应将与之对应的传感器等器件关闭或使其进入PowerDown Mode，唤醒后再做初始化、配置的工作。

5.配置IO口

前面提到睡眠之前，关闭外部器件，你以为这样就可以了，其实未必。如果某些引脚接了外部上拉电阻，而MCU睡眠时该引脚置低，这样一来，有压差，有电阻，就形成了不必要的功耗。这点容易被忽略，所以各个引脚一定要根据外部电路合理配置。

6.间歇工作原则

所谓间歇工作，就是劳逸结合，工作休息交替进行，采用切电源的方式，开和关交替执行，这样该器件的功耗就降了一半。如果某器件上电后，需要预热一段时间，那这个方法就行不通了。还有一些电平驱动的元件，给一定占空比的脉冲就可以工作，还可以根据电压调整占空比，平衡负载，实现电源最大利用率，不过这又是一项复杂的工作了。

以上是一些从MCU的角度降功耗的基本方法。降功耗是一项艰巨又具有挑战的工作，要求越高，就越能发掘出越多的方法出来。

本文选用了意法半导体公司基于ARM最新Cortex—M3内核的STM32F103RB作为主控芯片，通过选择合适的液晶模块，构建了一个高性能低功耗的中文人机界面系统。

1、系统的工作原理

本系统以STM32F103RBT6为核心，采用晶彩光电的AM240320TFT液晶屏作为显示器，完成内容的显示，由于STM32F103RBT6内部Flash为128K，如果用来储存汉字字库，对芯片资源是一种极大的浪费，所以本文中采用微控制器外挂SPI接口Flash的设计思路，将不用重复改变的中文字库存放在外部Flash芯片里面，需要时再通过SPI口调入处理器。由于STM32F103RBT6不带有FSMC，所以采用软件模拟总线的方法，完成对液晶模块的驱动。

2、系统硬件设计

2.1、供电部分电路

由于整个系统采用3.3V供电，所以必须外部稳压电路将电压稳定到3.3V，本设计中采用三端稳压芯片LM1117-3.3，将外部电池电压稳定为3.3V位系统提供电源，为处理器、液晶显示器、SPIFlash供电，采用二极管IN4007串接在电源正极，为系统提供电源反接保护。供电部分原理图如图1所示。

2.2、液晶显示部分电路设计

液晶显示部分主要由微控制器驱动液晶显示模块完成人机界面状态的显示，通过发送命令字，完成液晶模块的初始化以及汉字的显示。

2.2.1、STM32F系列ARM微控制器的特点

STM32处理器采用ARM公司最新的V7体系架构的内核Cortex—M3，它的速度比ARM7快三分之一，功耗低四分之三，同时集成了分支预测，单周期乘法，硬件除法等功能，大大地提高了处理器的数据处理能力，同时采用最新的Thumb-2指令集，有效地降低了代码的密度，提高了程序的执行效率，通过对功耗和性能的分析，本文中采用的处理器为STM32F103RBT6，该处理器工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到2条APB总线的外设。供电电压2.0～3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求，达到了性能和功耗的平衡。

2.2.2、TFT液晶显示模块的特点

TFT液晶显示屏是薄膜晶体管型液晶显示屏。TFT液晶为每个像素都设有一个半导体开关，每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而每个节点都相对独立，并可以连续控制。不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示色阶，所以TFT液晶的色彩更真。

由于大多数带有LCD控制器的ARM处理器都没有内部的程序存储器和数据存储器，而一般的Cortex—M3内核微控制器都不带有专门的LCD控制器，对于不带有LCD控制器的系统，一般长常用Intel8080接口或者Motorola的6800接口，本系统中采用STM32高速的IO口模拟8080接口时序。综上所述，选用的TFT液晶必须满足两个条件，第一，带有独立的显存。第二，带有8080接口。设计中采用了台湾采用晶彩光电的AM240320TFT液晶屏，它的主控制芯片为ILI9320，自带总大小为172820(24Ox320x18/8)的显存，模块的16位数据线与显寸的对应关系为565方式，它支持包括8080接口在内多种控制输入信号。

STM32采用外部8MHz的晶振作为输入时钟，内部锁相环将时钟倍频到72MHz作为系统时钟，采用GPIO口模拟8080时序并行驱动2.8寸TFT屏，显示部分的处理器和液晶显示器的硬件电路接口电路如图2所示。

2.3、SPI接口Flash存储叠的特点

由于在本系统中整个的汉字字库需要存储在外部Flash中，所以需要选择一种Flash存储芯片，Flash芯片选择需要满足以下要求。第一，尽量占用少的IO口，因为液晶显示器已经采用了并行接口，如果继续选用并行接口的Flash，对芯片的IO消耗较大，这样势必要选用IO更多的芯片，对于便携式设备来说，这是不合理的，所以本系统的设计过程中选用的Flash为SST公司的SST25VF080B，它采用SPI接口，SPI是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，本文中的SPIFlash采用美国SST公司的SST25VF080B芯片，容量为8M位，它工作电压范围为2.7～3.6V，工作在SPI模式0或者模式3，最高工作在50MHz，最小擦除单位为4K字节的扇区，可擦写10万次，数据保持100年以上。而STM32F103RBT6带有高速的硬件SPI接口，可以很方便与SST25VF080B连接通信。所以我们采用SPIFlash来完成对汉字字库的存储，字库存储部分的硬件电路接口图如图3所示。

3、系统软件设计

系统软件包括字库的调用和TFT液晶显示软件设计两个部分，字库调用主要是通过STM32F103RBT6的SPI接口调用存储在SST25VF080B中的中文字库。TFT液晶显示部分主要是通过STM32F103RBT6通用I/O口模拟16位的8080并口，实现对液晶显示器的驱动，在软件设计的过程中需要注意一个问题。就是不同字库编码的标准时不一样的，所以在解码时略有不同，常用的汉字字库有GB2312字库和GBK字库两种。

3.1、GB2312字库和GBK字库

GB2312收录简化汉字及符号、字母、日文假名等共7445个图形字符，其中汉字占6763个。GB2312规定“对任意一个图形字符都采用两个字节表示，每个字节均采用七位编码表示”，习惯上称第一个字节为“高字节”，第二个字节为“低字节”。GB2312—80包含了大部分常用的一、二级汉字，和9区的符号。该字符集是几乎所有的中文系统和国际化的软件都支持的中文字符集，这也是最基本的中文字符集。其编码范围是高位0xa1～0xfe，低位也是0xa1～0xfe;汉字从0xb0a1开始，结束于0xf7fe。GB2312将代码表分为94个区，对应第一字节(0xa1～0xfe);每个区94个位(0xa1～0xfe)，对应第二字节，两个字节的值分别为区号值和位号值加32(20H)，因此也称为区位码。01～09区为符号、数字区，16～87区为汉字区(0xb0～0xf7)，10～15区、88～94区是有待进一步标准化的空白区。GB2312将收录的汉字分成两级：第一级是常用汉字计3755个，置于16～55区，按汉语拼音字母/笔形顺序排列：第二级汉字是次常用汉字计3008个，置于56～87区，按部首/笔画顺序排列。故而GB2312最多能表示6763个汉字。

而GBK内码完全兼容GB2312，同时支持繁体字，总汉字数有2万多个，编码格式如下，每个GBK码由2个字节组成，第一个字节为0X81～0XFE，第二个字节分为两部分，一是0X40～0X7E，二是0X80～0XFE。其中与GB2312相同的区域，字完全相同。把第一个字节代表的意义称为区，那么GBK里面总共有126个区(0XFE～0X81+1)，每个区内有190个汉字(0XFE～0X80+0X7E～0X40+2)，总共就有126x190=23940个汉字。点阵库只要按照这个编码规则从0X8140开始，逐一建立，每个区的点阵大小为每个汉字所用的字节数乘以190。

这样，就可以得到在这个字库里面定位汉字的方法：

当GBKL《0X7F时：Hp=((GBKH-0x81)&TImes;190+GBKL-0X40)&TImes;(sizex2);

当GBKL》0X80时：Hp=((GBKH-0x81)&TImes;190+GBKL-0X41)&TImes;(sizex2);

其中GBKH、GBKLL分别代表GBK的第一个字节和第二个字节(也就是高位和低位)，size代表汉字字体的大小(比如16字体，12字体等)，Hp则为对应汉字点阵数据在字库里面的起始地址。

3.2、系统软件流程

对于GBK字库和GB2312字库，他们的解码部分部分略有不同，这个区别主要是由于他们的编码方式不同引起的，对于GBK字库，解码的方式如下：

　　qh=*code;
　　ql=*(++code);
　　if(ql《0x7f)
　　ql-=0x40;
　　else
　　ql-=0x41;
　　qh-=0x81;
　　foffset=((unsignedlong)190*qh+ql)*(size*2);//得到字库中的字节偏移量
　　对于GB2312字库，解码的方式如下：
　　qh=*code;
　　ql=*(++code);
　　ql-=0xa1;
　　qh-=0xa1;
　　foffset=((unsignedlong)94*qh+ql)*(size*2);//得到字库中的字节偏移量

其中qh、ql分别代表GBK的第一个字节和第二个字节(也就是高位和低位)，size代表汉字字体的大小(比如16字体，12字体等)，foffset则为对应汉字点阵数据在字库里面的起始地址。

系统启动以后，首先完成时钟的初始化，采用外部8MHz的晶振作为输入时钟，内部锁相环将时钟倍频到72MHz作为系统时钟，完成GPIO的初始化，作为LCD驱动IO的通用IO口的时钟设置为50MHz的推挽模式，接着完成硬件SPI1的初始化，SPI时钟频率设置为18MHz，接着完成液晶的初始化，此过程是通过发送特定的命令序列来实现的，然后刷新显示背景颜色，设置字体颜色，通过上面的程序完成字库中汉字点阵序列的查询，将汉字点阵送液晶屏显示。

系统软件设计的流程图如图4所示。

采用方法还不但可以实现标准字体的显示，还可以根据系统要求，采用专用软件生成各种需要的字体，为设计多样性的人机界面系统提供了一种可行的方案。

4、结论

本文根据在全站仪应用于飞机的测量过程中的实际需要，设计了用于测量计算的人机界面系统，在该系统中，采用的处理器内核为ARM最新的Cortex—M3，它基于最新ARMv7架构，采用了至今为止最小的ARM内核，有效地降低了系统功耗。采用SPIFlash来存储汉字字库，通过彩色TFT液晶屏显示，有效地扩展了应用的范围，经过实验验证，本系统的设计方法完全达到设计要求。