TI MSP430新增超声波感应MCU，目标指向15亿只水表市场

作者:单祥茹  来源:中国电子商情

发布时间:2017-11-09

水表是每个家庭的标配，按照现有需求，全球共部署15亿个水表。仅智能水表一项，市场分析机构就预计其市场规模将从2016年的26亿美元增长到2025年的72亿美元。目前全球在用的水表中仍以机械式为主，这些仪表的寿命普遍不到7年，最大的问题是不能检测到低流量或小泄漏，同时介质污染、污垢积聚以及部件老化也会影响测量精度，需要定期校准，服务和维护成本居高不下。现在，超过80%的美国供应商已投资或计划投资智能水表基础设施，以提高运营效率并减少水损失。采用超声波检测技术的智能水表为非接触式测量，与传统机械水表相比，不仅测量精确度高（<±1%），由于没有活动部件或磨损，使用寿命也很长，一般都在10年以上。显著降低了水务公司的维护和服务成本。因此，市场上对超声波感应智能水表的需求量大有井喷之势。

TI 中国区MSP微控制器业务拓展经理刁勇

德州仪器（TI）基于其广受市场欢迎的MSP430微控制器（MCU），将超声波感应技术融入其中，推出了一款专门针对智能水表市场的新型超声波MCU产品——MSP430FR6047，该产品带有集成超声波感应模拟前端，在提高智能水表的精度的同时，将能耗也降到最低。TI 中国区MSP微控制器业务拓展经理刁勇表示，MSP430FR6047产品是一款集成了DSP、MCU和丰富通信接口的产品，是业界首款用于超声波感应的集成SoC，其独特的基于高速模数转换器（ADC）的超声波传感技术将把智能水表的测量带到一个新高度。

MSP430FR6047的主要特性
1、拥有一流的超声波水流测量，且兼具超低功耗。高精度时间测量分辨率<5 ps，能够检测低流率（<1升/小时）。按每秒一次测量计算，约消耗3μA的总电流。
2、集成模拟前端是超声波感应解决方案的关键。包括可编程脉冲发生（PPG），以不同频率产生脉冲；具有低阻抗输出驱动器（4Ω）的集成PHY，用于控制输入和输出通道；高性能、高速12位Sigma-Delta ADC（SDHS），输出数据速率高达8 MSPS；可编程增益放大器（PGA），工作范围在-6.5 dB至30.8 dB。
3、优化的超低功耗模式。其中，在有源模式下功耗约120μA/ MHz。在具有实时时钟（RTC）的待机模式下功耗为450 nA。

另外，MSP430FR6047还具有计量测试接口（MTIF），以及用于数字信号处理的低能量加速器（LEA），高效256点复合FFT，其速度快达ARM Cortex-M0 +的40倍。

图1  MSP430FR6047内部架构

作为用于感应和测量的超低功耗MSP430 MCU产品组合的一部分，新型MSP430FR6047 MCU系列使开发人员能够利用完整的波形捕获功能和基于ADC的信号处理，为流量计增加更多智能特性。相较于市场上同类产品，这种技术可以更准确地进行测量，零漂平均值为25皮秒或更低，标准差为32皮秒或更低，因此可以检测到低于1升/小时的流速。此外，集成的MSP430FR6047器件可以将水表系统组件数量减少50%，功耗降低25%，在不为电池充电的情况下，水表能够运行10年或更长时间。新型MCU还集成了一个用于高级信号处理的低能量加速器模块、256 KB的铁电随机存取存储器（FRAM）、液晶显示器（LCD）驱动器和计量测试接口。

生态系统建设及两个参考设计
另据刁勇介绍，TI MSP430超声波感应设计中心正在致力于提供一个全面的开发生态系统，开发人员可利用它在几个月内让产品上市。该设计中心提供快速开发和灵活定制的工具，包括软件库、图形用户界面（GUI）、带度量衡和数字信号处理（DSP）库的评估模块。目前，TI已经推出两个参考设计。

低功耗水流测量参考设计：由单芯片SimpleLink双频带CC1350无线MCU启用，该参考设计还能够使设计人员为自动抄表功能（AMR）网络添加双频无线通信。

低功耗无线M-Bus通信模块参考设计：基于SimpleLink Sub-1 GHz CC1310无线MCU的超低功耗解决方案，采用TI的无线M-Bus软件堆栈，并支持868 MHz频段内的所有无线M-Bus操作模式。该参考设计可提供一流的功耗和灵活性，支持跨多个地区的无线M-Bus部署。