gd代理商低功耗MCU设计红外热成像仪GD32额温枪医疗电子应用，在各项疫情防控和治疗措施的持续施效下，全国的企业在陆陆续续进行复工。然而，企业申请复工必需具备快速红外体温探测仪、消毒水、口罩等疫情防控物资。由于口罩、额温枪等物资早已供不应求，不少企业就因为采购不到疫情防控物资而无法开工。在需求方面，据2月2日国家工信部发布的统计数据显示，目前红外测温设备市场缺口约 6 万台，手持式红外测温设备约 55 万台。手持式红外测温设备主要是红外测温仪和红外热成像仪。
手持红外热成像仪的PCB电路，主要元器件包括：MCU、热电堆传感器、RGB屏幕、摄像头模块、SDRAM、背光源和电池。其中MCU是设备的核心电子元件。
GD32F450系列 MCU作为系统的主控IC，不但需要通过各类数字通讯接口采集红外传感器发送的温度数据，以及摄像头模块发送来的图像数据，并且需要利用片内集成的SRAM和外扩的SDRAM来缓存各类数据，在RGB屏幕上显示图像和温度信息。与此同时，GD32F450还需要利用内置的ADC和定时器实时监控锂电池的工作状态和系统的环境温度，进行系统级的监控和保护。
GD32F450带有丰富的外设接口，常用的UART, SPI, I2C，可用于外接BLE通讯模块，红外传感器;gd代理商GD32F450还带有高速的SDIO, DCI, EXMC，TLI等接口，可以直接驱动RGB屏幕，摄像头模块，以及SDRAM, pSRAM，SD卡等多种类型的存储器。从而实现红外测温到图像显示的一套系统的解决方案。
GD32F450系列MCU主要规格
Cortex-M4@200Mhz, 250 MIPS处理性能;
Flash：512KB/1024KB/3072KB;
SRAM：256KB/512KB;
12Bits ADC x 3@2.6Msps，24通道;
12Bits DAC x 2，
定时器x2，可产生6路死区可调的互补PWM输出。
通用定时器x10;
Flash带硬件加密保护;
多种串行通讯方式：
I2C x3, SPI x6, UART x8;
USB HSx1，USB FS x1
SDIOx1，DCM Ix1;
LCD-TFT Interface x1;
丰富的封装类型：
LQFP100/LQFP144/BGA176
供电电压：
2.6V~3.6V, I/O耐压5V;
工业级的工作温度范围：
-40℃~+85℃;
工业级的ESD特性：6000 Volt
GD32F450采用2.6V-3.6V供电，I/O口可承受5V电平。内置的电源管理单元支持电源管理并提供了三种省电模式，在所有外设全速运行模式下的工作电流仅为500µA/MHz，实现了极佳的能效比。还具备了电压调整功能。当频率降低时，CPU电压也可随之降低，从而将动态功耗降至低水平。在电池供电时的待机电流低仅为2µA。
在外设接口方面，gd代理商GD32F450系列MCU以先进的缓存架构配置了4个独立的SRAM存储器，可支持不同总线上的主设备同时访问。新增的64KB内核专用缓存(TCM RAM)既可作为系统运行的堆栈,又可作为高速运算缓冲, 从而有助于发挥出内核的高性能。32位总线接口EXMC还支持扩展外部SDRAM内存，能够以更高的性价比灵活方便的进行大容量数据缓存与界面控制。
GD32F450还配备了TFT LCD控制器和硬件图形加速器IPA (Image Processing Accelerator), 以实现液晶驱动并显著提升显示画质，高可以支持XGA 10吋1024 x 768像素的RGB TFT显示。另外还配备了8位至14位的Camera视频接口，便于连接数字摄像头并实现图像采集与传输。
基于自主研发核心器件带来成本上的优势，市场对热成像仪的智能化、微型化产品需求不断上升，并迅速推出“AI+热成像”、“5G+热成像”等产品。这不仅需要我们在产品硬件上不断创新突破，而且要在软件功能上进一步优化，并提高整机集成度，满足更多用户需求。
多款额温枪方案量产，gd代理商GD32加速医疗电子行业应用
随着全球红外测温仪器需求的爆发，MCU成为方案BOM中紧缺的物料之一。GD32 MCU积极应对当下所需，并与合作伙伴携手提供了高性价比、充足库存和解决方案的一站式量产服务。
从目前海内外疫情的发展趋势来看，国内传播将很快得到控制，但海外输入的潜在问题使公共场合测温检疫的需求将长期存在，同时据医疗仪器制造商预计，国内红外测温仪的需求能见度已经到今年7月份。海外(以欧洲、日韩居多)则出现了类似国内1-2月份的大面积短缺，出口订单蜂拥而至。
根据赛迪发布的国内红外测温仪统计数据，2020年预计国内手持式测温仪总产量将达65万台，同比增长117%。进入3月份，元器件供应商和代工企业逐渐复工，但核心器件严重短缺的状况并未好转，相关厂商的方案开发和交付压力仍然巨大。
因此，在长期需求驱动下，测温仪供应链寻找稳定可靠、供货充足的相关MCU和热电堆传感器供应商成为重中之重。
近日，搭载兆易创新gd代理商GD32E230系列MCU的多款额温枪已量产，该系列多个型号目前对终端客户稳定供货中。根据额温枪功能定位，量产型号涵盖了各种封装的超值型产品，包括GD32E230K8U6 (QFN32)，GD32E230F8P6 (TSSOP20)和 GD32E230C8T6 (LQFP48) 等。
额温枪简介
额温枪是一种红外线测温仪。不同于传统的口腔腋下等接触式体温计，是针对量测人体额温基准设计。操作简单高效便捷，无镭射点，不会对眼睛造成潜在伤害;不需要接触人体皮肤，能够避免交叉感染;能实现1键测温，1秒测温。
额温枪一般配有显示屏，用于显示温度，以及过往测试记录等信息。通过按键可以进行模式的设置、温度的采集、记录的查询等等。另外有些还会配有声音、灯光报警提示功能。额温枪上关键的器件主要有主控MCU和测温Sensor。
基于GD32的额温枪设计方案
功能介绍
·当红外额温计对准并靠近被测对象至数字接近式传感器检测的有效距离时，按下电源/测量键，并保持若干秒，则红外额温计内部的红外传感器模块就会进行温度采集，并转化为电信号，随之将电信号转换为数字信号，而后通过通信接口传输到单片机;
·单片机通过数字温度传感器采集当前环境温度对传输的温度数字信号进行相应温度补偿处理，并把修正后的温度作为当前记录编号存储，从而进行相应的OLED或LCD屏幕显示：(35.0-37.4℃)体温正常绿色、(37.5-37.9℃)体温偏高黄色、(38-42.9℃)体温超高红色，若体温异常同时还会进行“嘀嘀嘀嘀嘀”报警，后语音播报当前温度;
·当超过15S不使用，会自动实现关机，完全与电池断开，零功耗，延长电池的使用寿命。
方案功能框图
本非接触式红外额温计方案由低功耗、高安全性的MCU(GD32E230K8U6)、电源模块、按键模块、红外传感器模块、OLED或LCD显示模块、语音模块或者喇叭组成，其硬件框图如下所示：
方案原理图
方案的硬件框图如下图所示。
方案分析
(1) Sensor采用数字或模拟式热电堆Sensor，基本物理原理是塞贝克效应;
(2) 人体额温枪的校准
·环境温度：把传感器置于25.00 +/-0.02 度水槽中，等稳定后按下某个键确认，一般耗时30秒;
·黑体温度：先把黑体炉调到37.00 +/-0.02度，再把传感器塞入到黑体炉里，等稳定后按下某个键确认，一般耗时20min;
·有条件的厂商好配备恒温房进行批量校准。
(3) 通过零温飘运放将Sensor信号进行放大以后，供MCU采样。运放选用要求温飘不超过0.05uV/℃，失调电压不超过10uV;
(4) 电源模块通过升压电路可以适应两节干电池供电场合，保证电源系统的稳定;也可以提供降压方式以适应9V电池供电;
(5) 采用蜂鸣器进行声音提示，也可以为客户提供语音播报的方式来进行声音提示;
(6) 按键可以根据客户的需求，定制按键的功能，按键的个数;
(7) 采用OLED点阵屏或LCD液晶屏，可以为客户定制显示效果。其中OLED屏显示效果极佳，建议有条件的厂商采用;
(8) 核心参数说明：
GD32方案优势
·方案采用gd代理商GD32E230K8U6作为主控MCU，是先进的Cortex-M23内核，采用55nm先进工艺，并在中国大陆封装测试，有可靠的品质保证和充足的产能调配。高主频72MHz，64K Flash，8K Ram，速度快、容量大，配有丰富的通讯接口，可以扩展非常多的应用功能;
·芯片内部集成了12位ADC、多功能比较器、定时器、实时时钟(RTC)、看门狗定时器(WDT)、电源可编程电压检测(PVD)、中断控制器等模块，具有性价比高、存储容量大、安全性高，功耗低、接口丰富等特点;
·市面上额温枪产品普遍采用LCD段码屏，此方案推荐选用OLED屏，显示效果更加细腻、更具实用性;
·本方案设计可以实现关机完全与电池断开，零功耗，延长电池的使用寿命。
温度Sensor适配说明
本方案适配的Sensor通常为普通热电堆式，热电堆式温度传感器价格低廉，其参数指标：
·测量范围：-50℃-100℃;
·测量精度：0.1℃以内，±0.1%以内;
·工作温度：-20℃-+85℃;
·大测量距离：≦0-50mm(加透镜300-500mm);
·输出电压：0-10mV;
·热电堆温度传感器大量程范围可以做到-60℃到+1200℃范围;
·红外热电堆传感器成品图主要封装形式有两种：TO46(TO18)/TO39(TO5)。
目前已经适配的型号列表如下
(如有特殊需求可调整方案)
关于GD32E230系列超值型MCU
GD32E230系列MCU主要规格
·Cortex-M23@72MHz, 55 MIPS;
·Flash：64KB/32KB/16KB;
·SRAM：8KB/6KB/4KB;
·高速高精度ADC：12-bit ADC@2.6Msps，10 通道;
·定时器x1，可产生6路死区可调的互补PWM输出;
·通用定时器x5;
·Flash带有硬件加密保护;
·多种串行通讯方式：I2C x2, SPI x2, UART x2;
·供电电压：1.8V~3.6V;
·丰富的封装类型：TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48;
·工业级的工作温度范围：
-40℃~+85℃;
·工业级的ESD特性：6000 Volt
GD32E230系列MCU配备Arm 新一代的Cortex-M23内核，支持完整的Armv8-M基准指令集，大限度地提高了代码的紧凑性。gd代理商GD32E230系列内部集成1个高速多通道12bits的高精度ADC，采样速率可达2.6MSPS，以实现系统内微小电平的采集、放大与转换。
GD32E230采用1.8V-3.6V宽电压供电，I/O口可承受5V电平。全新设计的电压域支持电源管理并针对节能便携等低功耗应用场合提供了三种省电模式。在所有外设全速运行模式下的大工作电流仅为118µA/MHz，深度睡眠模式下的电流更下降了86%，电池供电RTC时的待机电流仅为0.7µA，在确保高性能的同时实现了佳的能效。MCU更具备了6KV静电防护(ESD)和优异的电磁兼容(EMC)能力，符合工业级高可靠性和温度标准。
值得一提的是，GD32作为中国32位通用MCU市场的领跑者，在产品设计上具备了高稳定性、低成本和低功耗的优势特点，采用业界先进的代工工艺制造，其封装和测试均在中国国内完成，并采用多个认证工厂及生产线同时供货，从而有效规避了复工不足和物流延迟等风险。在抗击疫情、需求量上涨的同时，GD32具备了为灵活与弹性的充足产能与稳定供货保障，更提供了红外额温枪“主控芯片+算法+解决方案“的一站式量产服务，节省开发时间降低成本投入，与合作伙伴同心协力为用户提供支持。