在现代建筑及交通系统中，电梯已成为不可或缺的运输设施。为了提升电梯乘客的用户体验，电梯通过内置语音报站功能，将当前抵达楼层信息清楚地传递给每位乘客，以提醒乘客准确的上下楼层。    

语音播报功能两种常见的音频输出技术分别为PWM(Pulse Width Modulation, 脉冲宽度调制)和DAC(Digital to Analog Converter, 数字-模拟转换器)，其中，DAC技术是通过数字-模拟转换功能将数字音频信号转换为模拟信号，其输出的音频与PWM输出技术相比具有更好的音质和更低的失真度。无论在嘈杂的商业中心，还是在静谧的医院环境，DAC都能保证报站声音的清晰度和可辨识度，让每一位乘客都能准确获取到站信息。

方案特色    

复旦微基于FM33LF016推出了一套DAC音频输出方案。该方案通过SPI接口从Flash中读取数字音频信号数据（wav格式），并通过DMA将数据传递给片内集成的DAC模块，实现将数字音频信号转换为模拟信号。    

此外，片上集成了OPA，可以增强驱动能力，配合DAC通过功放实现音频输出。相较于传统的通过外挂语音芯片实现音频输出的方案，本方案整体BOM成本具有显著成本优势，并可提供整套音频输出解决方案供客户使用。

基于FM33LF016的DAC语音输出方案框图    

除了从Flash中读取信号，本方案同样支持从外挂SD卡中读取信号以及音频处理，并且外挂SD卡支持FATFS文件系统。    

本方案具备以下功能：

（1）芯片内置1个10位电压输出型DAC，用于语音输出；

（2）芯片内置2个OPA，可配置为Buffer模式，配合DAC输出；

（3）支持外挂SD卡挂载FATFS文件管理系统；

（4）支持片上或外挂FLASH内音频文件编辑及烧录；

（5）音频文件批量处理（mp3转wav）；

（6）音频文件断点续传，可在背景音播放时插播其他音频；

方案原理图

开发板设计示意图    

下图为开发板的实物图照片：

Flash内音频处理    

首先，将mp3文件转换为wav格式。将多个mp3文件导入音频处理软件；

选中多个音频文件后，将文件转换为单声道音频，如下图：

按如下配置导出为wav文件：

将mp3文件转换为wav格式同样可以通过批量处理工具实现。如下图所示：

通过“WavProcess_boxed.exe”文件可以实现多个wav文件合并，如下图：

生成wav文件后，可以通过烧录设备将音频数据烧录至Flash中。

SD卡内音频处理    

将mp3文件转换为wav格式的方法同上。生成wav文件后，通过“WavProcess.exe”选择输入的wav文件，并在同目录下生成新的wav文件；

生成后，修改文件名和后缀。受芯片空间限制，文件名不能超过8个字符；且后缀要改成txt格式。例如：“ABCDEFGH.txt”。修改后，放到SD根目录中。

DAC音频输出效果展示

FM33LF0xx的芯片资源介绍

FM33LF0系列是复旦微推出的基于ARM Cortex-M0+内核的32位低功耗MCU芯片，最高主频72MHz，最大支持64KB FLASH和8KB RAM，集成LCD驱动、LED驱动、带温补的RTC、ADC、DAC、OPA、COMP、AES、UART、LPUART、I2C-SMBus、SPI、CAN、SENT等通用外设接口，支持LQFP 64 / 48 / 32等多种封装。

FM33LF0系列资源如下图所示：

FM33LF0xx系列芯片片上资源丰富，具有低功耗和高可靠性的强劲优势，其定制化的资源非常适用于特定的应用需求，目前已经在电梯内/外呼板、工业电源、工业电机、传感器、仪器仪表、焊机等行业大批量应用，欢迎大家选用！

近些年随着环保节能概念深入人心，变频空调占据国内主要市场，已实施的空调新能效标准也让空调行业进一步加速产品方案升级，从制冷压缩机、室内风机电机、室外风机电机上均采用智能化变频控制，实现节能水平和整机性能的更优异表现。

复旦微推出的基于FM33LF015的空调内机主变一体方案，可实现室内机主控功能和室内机变频风机的一体化控制，可根据房间温差自动调整不同风速，实现精准控温，舒适性更好，噪音更小，能耗表现更佳。相较于传统的内置驱动模块风机方案，整体BOM成本可做到更自主可控，具有显著成本优势。

方案特色

复旦微推出的空调内机主变一体方案基于FM33LF015实现，采用无感FOC双电阻采样方案，集成度高，性能表现优异。电流采样采用芯片内置运放（增益带宽10M、压摆率10V/us），硬件过流保护使用内置比较器（传播延迟200ns），过流信号可以从芯片内部直接给到ATIM的刹车，实现快速关闭PWM功能。

复旦微空调内机主变一体方案Diagram

本方案算法通用性强，适用于不同品牌、规格的空调内风机电机，相较于传统的内置驱动模块风机方案，整体BOM成本可做到更自主可控，具有显著成本优势，可提供整套变频方案指导验证。

复旦微空调内机主变一体控制方案

传统空调内机主控及变频风机控制方案

针对整个空调内机主变一体系统进行群脉冲（EFT）测试实验，在±4000V条件下可全程保持运行电流平稳，无停机发生。

复旦微空调内机主变一体方案EFT测试环境

本方案具备以下功能特点：  

■   可靠的无感启动算法

■   双电阻采样

■   电流环、速度环控制

■   无感观测器，估算电机位置准确

■   弱磁扩速

■   支持顺风启动、逆风启动

■   具有多种保护措施：过流、过载、过温、过压、欠压、堵转、缺相等

MCU资源和性能

FM33LF0系列是基于ARM Cortex-M0+内核的32位低功耗MCU芯片，最高主频72MHz，最大支持64KB FLASH和8KB RAM，集成LCD驱动、LED驱动、带温补的RTC、ADC、DAC、OPA、COMP、AES、UART、LPUART、I2C-SMBus、SPI、CAN、SENT等通用外设接口，支持LQFP 64 / 48 / 32多种封装，非常适用于BLDC电机驱动应用。

线性驱动作为电动执行器在智能家居、智慧办公、汽车部件、医疗器械、工业自动化等领域都具有广泛应用。它将电机的旋转运动转换为直线运动，可以实现整个机械结构的伸缩往复以及角度等复杂的调整。

冰箱压缩机是一种通过减小气体体积来增加气体压力的机械装置，利用压缩来提高低压气体的温度并从蒸发器中去除蒸汽，是冰箱制冷的基础和关键部分。相较于定频冰箱，在MCU的变频算法控制下，变频冰压机能够根据温度要求精确控制转速，无需频繁启动，压缩机磨损较小，具有制冷效率高、保鲜效果好、电力能耗低、工作噪音小、使用寿命长等优点。

作为长期工作的家电产品，驱动压缩机的MCU需要具有优异的稳定性和可靠性，复旦微推出的冰箱压缩机变频方案基于FM33LF013实现，采用内置运放实现单电阻采样，适用于表贴式电机和内嵌式电机，算法通用性强，成本友好，可提供整套变频方案验证。

复旦微冰箱压缩机变频驱动方案Diagram

基于FM33LF013的冰箱压缩机驱动demo板

基于FM33LF013的冰箱压缩机驱动最小系统原理图

方案特色

● 可靠的无感启动算法

● 单电阻采样，重构电机三相电流

● 电流环、速度环PI控制

● 无感观测器，估算电机位置准确

● 压缩机弱磁控制

● 具有多种保护措施：过流保护、缺相保护、过压保护、欠压保护、过载保护、过温保护、堵转保护

方案介绍

复旦微冰箱压缩机变频方案采用无感FOC算法，该算法基于磁链观测器，从三相输出电压的整体效果出发使电机获得较为理想的圆形磁链轨迹，通过观测的磁链分量获得观测的角度，再通过锁相环获得速度和角度。

无感FOC算法框图

电机控制系统为闭环控制，内环为电流环，外环为速度环。电机启动分为定位、强拖和闭环三个步骤，实测波形如下：

FM33LF013支持2路内部OPA，GBW 10MHz，压摆率10V/us，在动态负载场景下转速跟随性能良好，电流与跟随的实测波形如下：

下图为制冷压缩机在3000RPM时的运行电流实测图：

下图为不同电源电压的波形实测图，分别为310V、15V和5V：

310V

15V

5V

针对整个冰压机制冷系统进行群脉冲（EFT）测试实验，在±4000V至±5000V，5KHz、100KHz条件下可全程保持运行电流平稳，无停机发生。

群脉冲（EFT）测试实验

参数说明

核心算法只需要压缩机的极对数、相电阻、DQ轴电感、运行速率等参数，具体调试需求参数如下。

● 电机基本参数：

● 性能参数（示例）：

功率、电流等参数可依照不同压缩机的特性进行调整，下表是部分客户冰压机驱动板的参数示例：

● 电性参数：

● 保护参数：

复旦微FM33LF0系列MCU

FM33LF0系列是基于ARM Cortex-M0+内核的32位低功耗MCU芯片，最高主频72MHz，最大支持64KB FLASH和8KB RAM，集成LCD驱动、LED驱动、带温补的RTC、ADC、DAC、OPA、COMP、AES、UART、LPUART、I2C-SMBus、SPI、CAN、SENT等通用外设接口，支持LQFP 64 / 48 / 32多种封装，非常适用于BLDC电机驱动和显示面板控制应用。

FM33LF0x3封装图

FM33LF013具有显著的性能和资源优势，具备丰富的定时器资源，其中ATIM支持设置多点触发和非对称PWM模式，可有效提高单电阻采样效果和算法运行效率。最大支持12个ADC外部输入通道，均为快速通道，最高采样速率可达2M，注入通道和扫描通道可分别配置触发源，独立触发、互不干扰，可在电机运行各阶段及时采样电流信息，协助算法完美重构电机三相电流信息。对比FM33LC0系列，采用相同算法和载频，FM33LF013的算法执行效率也得到了显著提升。

FM33LF013优势说明和运行时间对比

FM33LF0系列资源简介

FM33LF0系列产品资料：

● FM33LF0系列产品手册

●FM33LF0系列 FL库 & 参考例程 & Keil Pack & IAR配置文件 &JFLASH配置文件

●FM33LF0系列开发板资料

基于复旦微电子FM33LE026的物联水表在采用125K射频卡的基础上同时具有NB和蓝牙通讯。拥有强磁报警、电池欠压、欠费透支等功能，液晶可以实时显示水表用量、剩余金额、信号强度以及用户信息等数据。

系统简介

主控芯片采用复旦微电子FM33LE026,使用6×30段LCD显示，通过内部比较器与定时器PWM输出来实现125K射频卡的读写。多个低功耗UART可以实现蓝牙与NB模块的通讯。

FM33LE0xx系列MCU低功耗性能优异，在休眠模式下仅有1uA左右的功耗，适合各类低功耗应用场景。

系统参数

• 推荐工作电压：3.2-3.6V

• 静态功耗：小于20uA

• 刷卡平均电流：8mA左右

• 阀门正常开关电流：小于35mA

• NB上报平均功耗（信号值为20的情况下）：24.5mA

功能模块以及原理图

FM33LE026最大支持128KB Flash、16KB RAM，并具有丰富的片上外设，包括5×UART、2×LPUART、1×I2C&I2C-SMBUS、2×SPI，其内部集成了12bit-2Msps SAR-ADC、2×COMP和LCD等驱动。

1.主控MCU

基于FM33LE026物联水表设计的主控MCU原理图

2.125K射频卡

特点：采用定时器输出125K射频信号配合内部比较器

基于FM33LE026物联水表设计的125K射频卡原理图

3.阀门控制

特点：具有2线阀控与5线阀控

基于FM33LE026物联水表设计的阀门控制原理图

4.NB通讯

基于FM33LE026物联水表设计的NB通讯原理图

5.蓝牙通讯

基于FM33LE026物联水表设计的蓝牙通讯原理图

6.触摸按键：可通过按键实现NB上报

基于FM33LE026物联水表设计的触摸按键原理图

软件系统框架

1.软件主要实现功能

• 预付费功能：具有阶梯预付费功能，设有报警、欠费、透支等标志，可通过本地射频卡以及NB和蓝牙执行充值等卡功能；

• 阀控功能：根据当前表状态进行开关阀控制；

• 后付费功能：水表通过NB定时上报用水量，平台实施扣费功能；

• 通讯功能：NB定时上报与事件上报、蓝牙和NB抄表、设置参数以及阀门控制；

• 液晶显示功能：通过段码屏可显示年月用水量、剩余金额、表状态、用户信息等数据；

• 电池欠压功能：可通过液晶显示以及NB上报状态字查看；

• 自检功能：具有防止锈蚀以及防止电池钝化功能；

• 防磁干扰功能：可通过液晶显示以及NB上报状态字查看，可配置强磁关阀功能；

• 数据保护：采用数据双备份。

2.系统使用外设单元

FM33LE0系列资源简介

• 系统运行在8M主频下，具有高稳定性和低功耗；

• 采用深度休眠模式，休眠下LCD常显；

• 采用1个PWM与1路比较器实现125K射频卡解调；

• ADC采样电池电压、温度以及采样2线阀控时阀门的堵转电流；

• RTC定时唤醒处理事件；

• 通过两路UART分别实现NB和蓝牙通讯；

• 使用看门狗提高系统稳定性。

结束语

基于高可靠性、高稳定性和极具性价比的复旦微电子FM33LE026为核心的水表开发平台，成功开发出射频卡+蓝牙+NB物联水表，满足市面上智能水表客户的多方位要求，顺利通过客户的长期各种极限测试，已经进入批量生产阶段。