往届“复微杯”优秀作品 | 基于FM33LC046U的动态电流检测装置
本帖最后由 chensicong 于 2021-9-28 10:10 编辑往届“复微杯”优秀作品展示基于FM33LC046U的动态电流检测装置
复旦微电力电子事业部MCU 产品线
随着物联网的迅速发展，各种低功耗物联网产品应用越来越广泛。为了延长电池的使用寿命、降低物联网产品的平均功耗，产品一般都支持在运行态和休眠态之间切换。因此，评估这一类产品的平均工作电流变得越来越重要。
基于FM33LC046U的动态电流检测装置采用高边电流检测电路，支持电流综合分析功能，将采样电阻两端的电压差经过高分辨率电流检测放大器放大后，通过高速ADC芯片采集后计算当前的电流，并将数据显示在屏幕上。方案由南京信息工程大学的学生团队基于复旦微超低功耗MCU FM33LC046U设计，该方案获得了“复微杯”2020年全国大学生电子设计大赛硬件赛道二等奖。
基于FM33LC046U的动态电流检测装置实物图
主控芯片电路该系统由动态电流检测装置和电流监控上位机软件两部分组成，其中硬件部分使用的主控芯片为复旦微电子超低功耗MCU FM33LC046U。
复旦微FM33LC046U超低功耗MCU基于ARM Cortex-M0内核，最高主频64MHz，支持256KB FLASH程序存储器和24KB RAM，集成LCD驱动、带温补的RTC、SAR ADC、OPA、AES，以及UART、I2C、SPI、7816等通用外设接口，内置硬件USB2.0 FS DEVICE，在该系统中发挥了至关重要的作用。
系统总体功能图基于FM33LC046U的动态电流检测装置的总体框图如下：
基于FM33LC046U的动态电流检测装置的总体框图
原理分析该装置使用FM33LC046U单片机作为主控芯片，进行高边电流检测。当负载设备接入检测电路后，电流流过采样电阻产生压降，电阻两端的微弱电压差经过高边电流检测芯片AD8418的20倍增益放大后，输出的电压信号由12位的ADC芯片AD9221进行采样，转换的结果经过单片机进行处理。
单片机检测ADC的电压值，经过电流检测算法后计算电流值，MOS管作为选通开关动态切换采样电阻，使得电流采样区间处于合适的状态。
主程序流程单片机上电初始化后，对各个外设模块进行初始化操作，主要包括单片机外设GPIO、RTC、SPI、ADC、TIMER、USB以及屏幕、AD9221的初始化操作。根据各功能模块，确定系统的软件设计流程和中断服务程序功能。
单片机通过定时器中断，定时采集ADC的值，经过电流检测算法后计算实时电流值，随后在屏幕上刷新实时电流值。当USB接口与电脑相连后，该设备还可以定时发送数据给上位机软件。
基于FM33LC046U的动态电流检测装置的流程图
USB驱动程序设计FM33LC046U集成了USB2.0 FS DEVICE，包含片上无晶振PHY和MAC控制器，利用USB CDC类（Communications Device Class）进行设备与电脑上位机之间的通信，减少了外围电路设计工作。
不同于传统的USB转串口芯片，通过一根USB数据线，即可完成设备与电脑端的连接。当电脑检测到虚拟串口设备后，通过串口助手软件即可与设备进行数据通信。
基于FM33LC046U的动态电流检测装置的USB驱动流程图
检测系统实测效果基于FM33LC046U的教室空气质量检测系统的实测效果图如下：
基于FM33LC046U的动态电流检测装置实测视频截图
上位机监控软件界面截图
团队介绍院校：南京信息工程大学专业：电子与通信工程团队成员：陈杰、范阳、尤俣良指导教师：裴晓芳
FM33LC0xxx系列
作为国产低功耗MCU的实力品牌，复旦微电子的芯片产品具有良好的稳定性和抗干扰性，具备完善的底层驱动和例程。
其中，超低功耗MCU FM33LC0xxx系列具备丰富的外设资源和多样的封装类型，可应用于物联网、智能电子产品、通讯模块、消防安防、健康医疗等诸多领域。
立足于为用户提供高性价比的超低功耗解决方案，致力为客户提供优质的技术支持服务，欢迎广大MCU爱好者咨询和合作！
下图为FM33LC0xxx系列产品简介图：
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