基于GD32L233的物聯網水表解決方案

基于GD32L233的物聯網水表解決方案采用了目前業界先進的窄帶蜂窩通信技術，具有網絡深覆蓋、廣鏈接、低功耗等優勢，通信穩定、可靠、安全; 采用工業級NB-IoT模塊和工業級M2M物聯網卡，擁有攻擊報警、電池低電報警，余額不足報警，欠費報警; 可以實時顯示水表用量、信號強度等數據信息。

1 系統簡介

主控制器芯片采用GD32L233RBT6， 可以驅動最8*32段LCD顯示，使用PWM接口加內部集成的比較器模塊可以實現125K低頻卡的調制解調。

GD32L233RBT6支持多種Sleep和Deep Sleep模式，在Deep sleep 2模式下可以達到2uA的待機電流，Standby模式下的待機電流典型值達到了0.4uA。

圖1 水表的段碼LCD顯示面板

系統關鍵參數規格如下表所示：

表1

PCB 布局布線及接口描述如下圖所示：

圖2 水表接口及尺寸圖

2 水表的硬件原理圖

物聯網水表遠傳系統包括主控制器GD32L233RBT6和NB模組兩個主要部分，其中GD32L233RCT6 直接驅動段碼LCD液晶顯示屏，使用PWM接口加內部集成的比較器模塊可以實現125K低頻卡的調制解調。

水表遠傳系統的供電采用電池供電，電池并聯超級電容以更好的為NB模組提供瞬時供電能力，同時基于GD32L233的優異的低功耗待機模式，使用GD32L233作為系統主控進行整板系統的功耗管理。

圖3 水表方案的原理框圖

3 軟件系統框架

1. 可實現軟件功能

●   預付費功能：先交錢，后用水。( 此功能僅限有閥控功能的主板)

●   后付費功能：先用水，后付費。

●   遠程通訊控制功能：NB 遠程抄表、上報、閥控。

●   液晶顯示功能：可直觀顯示當前水量信息、表狀態。( 此功能僅限有液晶顯示功能的主板)

●   近場通訊功能：現場對進行水表操作、獲取水表狀態、配置參數、出廠調試。

●   電池欠壓提示功能：電池電量不足時，提示更換電池。

●   具有自檢功能：可調自檢周期、自檢時機，防止銹蝕、防止電池鈍化。

●   防磁干擾功能：當水表受到強磁干擾影響計量時，可遠程通訊上報。

●   數據保護：斷電情況下，表內數據可保存 10 年不丟失，確保數據安全可靠。

●   階梯計費：可定制多檔階梯計費方案。( 平臺支持)

●   觸摸操作：可通過非接觸觸摸進行切換顯示界面、上報數據等操作。

2. 系統使用的外設單元如下：

●   系統運行在16MHz HSI 下, 既保證外設穩定運行,又兼具低功耗

●   低功耗模式采用DeepSleep1 模式, 可實現LCD常顯

●   1個PWM 和比較器, 實現125K 低頻卡曼徹斯特編碼的調制和解調

●   ADC 采樣及Internal VREFBUF，實現對電池電壓的精準采樣

●   RTC定時喚醒，用于監測系統狀態。

●   外部中斷喚醒，用于脈沖檢測和磁干擾檢測

●   LCD驅動器，直接驅動段碼顯示屏

●   看門狗定時器，保證系統穩定不死機

4 方案優勢

1.使用GD32L233控制器，得益于其低功耗的優異性能和多種低功耗模式，可以作為復雜系統低功耗控制的首選。

2.得益于GD32L233 控制器集成了LCD 液晶屏控制器，可以直接驅動最多8*32 段點陣LCD，這樣可進一步減少整機的硬件成本。

3.GD32L233 集成了豐富的外設, 內部的PWM模塊和簡單的外圍電路可以對低頻讀卡信號進行調制解調，實現低頻卡的刷卡付費功能。

（本文來源于《EEPW》2024.4）