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“节能之星”EFM32应用方案之GPS追踪器

蔡珩| EFM32,GPS追踪器| 2012-06-18
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方案优势:
    *  超低功耗微控制器
    *  集成度高,性能高

    *  扩展性良好

GPS追踪器是内置了GPS模块和移动通信模块的终端,用于将GPS模块获得的定位数据通过移动通信模块(gsm/gprs网络)传至Internet上的一台服务器上,从而可以实现在电脑上查询终端位置。其主要应用领域有:儿童和老人的行踪掌控,公路巡检,贵重货物跟踪,追踪与勤务派遣,私人侦探工具,个人财物跟踪,宠物跟踪,野生动物追踪,货运业,汽车防盗,自行车防盗,电动车防盗,摩托车防盗,银行运钞车,军警演习操控,检调追踪,公务车管理等。

系统结构

EFM32是由挪威Energymicro公司采用ARM Cortex-M3内核设计而来的高性能低功耗32位微控制器。它具有突出的低功耗特性,适用于“三表”(电表、水/热表、气表)、工业控制、警报安全系统、健康与运动应用系统、手持式医疗设备以及智能家居控制等领域。

图1是GPS追踪器的结构框图,包括供电及充电,G-sensor模块,GPRS,GPS,主处理器,控制按键。

                              
图 1 GPS追踪器结构框图

供电及充电
GPS追踪器为电池供电,带充电电路,EFM32的工作电压为1.8~3.8V,工作电压范围比较宽,可以根据GPS和GPRS的供电来求来进行选择供电电压。

G-sensor模块
由于GPS的工作功耗较大,不宜进行持续工作。G-sensor可以保证只有GPS追踪器在移动时才进行GPS定位,减少不必要的功耗。

GPRS
追踪器通过GPRS模块接入通讯网络,用户可通过网络或短信查询追踪器所在的位置。本方案采用Telit的GL868双频模块,供电范围为3.22~4.5V。

GPS

用于定位追踪器位置,为GPS主要功能模块。本方案采用Telit的SL868,供电范围为2.85~3.6V,水平定位可精确到2米。
 

主控制器
根据追踪器功能不同可选择不同型号的EFM32作为主控MCU。EFM32具有良好的兼容性,同编号芯片引脚为pin-pin兼容。在低端应用中可选择EFM32TG222作为主控,其封装为QFP48,flash和RAM资源为8~32KB和2~4KB;在高端产品中可选择EFM32G222,其与EFM32TG222 pin-pin兼容,flash和RAM资源为32~128KB和8~16KB。

控制按键
根据产品使用领域定义不同功能。

方案优势
   
相对于传统的8位、16位单片机实现的GPS追踪器,基于EFM32实现的本方案具有以下优势:

超低功耗

EFM32是全球最低功耗的32位微控制器,RTC、DMA可运行的EM2模式下,功耗电流仅为900nA,不运行RTC的模式下可低至600nA,而在不保存RAM数据时更是只有20nA。同时,片上更是集成了低功耗外设:低功耗UART及I2C可运行于EM2模式下,可在CPU睡眠模式下实现数据的收发及数据识别唤醒,在本方案上可实现GPRS短信唤醒。由于GPS追踪器为电池供电,对功耗有一定的要求,在对功耗要求比较高的场合甚至可由EFM32控制各模块的供电,最大限度的提高其待机时间,因此EFM32的低功耗具有明显的优势。

集成度高,性能高

EFM32是Cortex-M3内核,内核的指令效率以及代码密度比传统的8位单片机高,尤其是在算法处理方面具有比较大的优势,因此MCU具有更快地处理、响应外设事件的能力。除此外,EFM32片上集成LCD驱动器、智能卡ISO7816接口、AES硬件模块等资源,丰富的集成外设为不同的系统应用提供多样性的选择。

扩展性良好

EFM32的TG、G、GG系列之间具有良好的兼容性,同型号不同系列的芯片是pin-pin兼容,保证用户在统一的硬件平台上,可进行不同功能需求的裁剪。Flash资源从最低的4KB~1024KB,RAM资源从2KB~128KB。

总结

EFM32具有优异的低功耗特性,非常适合于对于低功耗有一定要求的GPS追踪器的应用。EFM32内核采用目前流行的Cortex-M3设计,极大地缩短了开发者的开发时间。EFM32具有丰富的外设,为系统扩展功能及降低成本提供了条件。因此,EFM32非常的适合于GPS追踪器。

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