無磁計量技術(shù)以其抗磁干擾、計量精度較高，成本低等特點，正在贏得智能水表市場的青睞，要想滿足市場需求并得以更廣泛的應(yīng)用，必須要解決三低三高的市場痛點：集成度低、成本高；檢測精度低、功耗高；穩(wěn)定性低、安全風(fēng)險高！
國民技術(shù)單芯片無磁計量智能水表方案展示
國民技術(shù)基于最新的單芯片計量技術(shù)，實現(xiàn)低功耗、高精度的計量解決方案，并提供集成計量功能的低功耗MCU單芯片產(chǎn)品和相關(guān)解決方案，該方案整合了低功耗技術(shù)、無磁計量技術(shù)、芯片高可靠性技術(shù)、芯片安全技術(shù)為一體，具備單芯片高集成度優(yōu)勢，同時，提供片外SE的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。
無磁智能水表的設(shè)計挑戰(zhàn)
電子技術(shù)的發(fā)展使水儀表的計量方式也得到不斷的發(fā)展，從機械計量方式到多種多樣的電子計量方式（光電直讀、干簧管/霍爾檢測計量、超聲波檢測計量等）。但這些計量方式或多或少存在便捷性差、成本高和不抗磁干擾等問題，無磁計量技術(shù)以其抗磁干擾、計量精度較高，成本低等特點，逐漸贏得市場的青睞。
無磁智能水表通過無磁技術(shù)讀取流量信號，持久穩(wěn)定可靠。鑒于無磁水表計量精度高、可以測瞬時流量、靈活多變的傳輸模式、維護簡單等種種優(yōu)點，近年來已成為越來越多的水表廠家研發(fā)生產(chǎn)重點。但同樣，無磁智能水表在占據(jù)更多的市場份額的路上還有許多困難與挑戰(zhàn)。
無磁水表采用LC震蕩原理進行設(shè)計，當(dāng)水流動時帶動金屬轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，從而改變LC震蕩電路的震蕩衰減速度，發(fā)訊電路通過檢測LC振蕩電路微小的衰減變化判斷金屬轉(zhuǎn)盤的位置，從而對轉(zhuǎn)動的圈數(shù)進行計數(shù)以達(dá)到水流流量計量的目的。集合無磁計量技術(shù)與智能表計本身的應(yīng)用特點，無磁計量技術(shù)在表計中的應(yīng)用需要解決以下關(guān)鍵技術(shù)問題，才能解決當(dāng)前市場痛點、滿足市場需求并得以更廣泛的應(yīng)用。
問題1：提高集成度、降低成本
早期的無磁計量方案使用分離原件進行電路設(shè)計和搭建，無磁發(fā)訊模塊由十幾個甚至數(shù)十個分離原件組成的電路實現(xiàn)無磁計量功能。有電路復(fù)雜、成本較高等弊端，是無磁計量水表設(shè)計中需要解決重點問題。
問題2：提高檢測精度
由于水表體積限制和本身抗壓要求，玻璃/塑料面板相對較厚，無磁檢測電路怎樣通過4mm (干式表)或超過6mm（濕式表）的距離檢測到微小的電感渦流來達(dá)到高精度的計量是無磁計量技術(shù)應(yīng)用到表計場景需要重點思考的問題。
問題3：降低功耗
智能水表均采用電池供電，目前行業(yè)內(nèi)通常要求6年不換電池的使用時長。同時，部分智能水表還需要集成LCD顯示和無線通信等功耗相對較為固定的電路功能。無磁計量技術(shù)怎樣進一步降低自己的功耗以及整機功耗也是影響水表使用壽命和產(chǎn)品推廣的關(guān)鍵技術(shù)難點。
問題4：提高穩(wěn)定性
水表安裝環(huán)境相對復(fù)雜，存在高濕度、高溫度環(huán)境的可能性，對電子電路的可靠性和穩(wěn)定性提出了比較高的要求，怎樣實現(xiàn)6年以上惡略環(huán)境的持續(xù)運行也是無磁計量水表需要面對技術(shù)問題。
問題5：增強個人信息數(shù)據(jù)安全保護
無線通信技術(shù)不斷發(fā)展，無線通信模塊的成本和功耗不斷降低，使得集成無線通信模塊實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程管理等功能的智能水表得到了更為廣泛的應(yīng)用。無線通信技術(shù)為智能表計的管理運營維護提供便捷的同時，也帶來了安全風(fēng)險：通行數(shù)據(jù)存在被竊取、篡改風(fēng)險，設(shè)備和云端易被偽造等安全問題。怎樣提高無線遠(yuǎn)傳水表本地、云端和通信數(shù)據(jù)的安全性也是當(dāng)前亟待解決的問題。
國民技術(shù)單芯片無磁計量智能表計設(shè)計方案及優(yōu)勢
無磁水表在國外被較廣范圍和長期使用，但在國內(nèi)卻屬于“新星”，這與行業(yè)相關(guān)企業(yè)的研發(fā)能力和投入有很大的關(guān)系。國民技術(shù)對表計行業(yè)的市場痛點進行深入了解和分析后，針對無磁水表在市場應(yīng)用中存在的三低三高痛點：集成度低、成本高；檢測精度低、功耗高；穩(wěn)定性低、安全風(fēng)險高，經(jīng)過一段時間的精心研發(fā)，面向表計行業(yè)推出國產(chǎn)首家單芯片無磁計量智能表計方案。
國民技術(shù)單芯片無磁計量智能表計方案基于自主研發(fā)的 N32L43X 系列通用低功耗 MCU 主控芯片，外掛少量器件，即可完成無磁計量功能?；谠摲桨笇崿F(xiàn)的智能表計具有可抗磁干擾，靈敏度高，計量功耗低等特點，搭配 NB-IoT 等通信模塊可實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程管理等功能。
單芯片無磁計量智能表計方案框圖
此方案的優(yōu)勢如下：
優(yōu)勢1：更高集成，業(yè)界最低BOM成本
●方案采用的國民技術(shù)N32L43X系列MCU內(nèi)置LC無磁傳感計量單元，集成Segment LCD驅(qū)動接口；
●支持NB-IOT數(shù)據(jù)模塊遠(yuǎn)程自動抄表；
●支持NFC讀卡；
●同時國民技術(shù)提供安全芯片、射頻芯片套片支持，進一步降低BOM成本。
優(yōu)勢2：更高精度
●計量精度高達(dá)0.001m3，根據(jù)實現(xiàn)方式精度可提升到0.0001m3。
優(yōu)勢3：更低功耗
●計量平均功耗低至5μA（LCD關(guān)閉）、8μA（LCD開啟）；
●支持低功耗模式計量，計量喚醒可配，可設(shè)置任意計量圈數(shù)(1-65535)后喚醒。
優(yōu)勢4：更高穩(wěn)定性
●工作電壓：2.8V～3.6V（N32L43x系列芯片供電電壓為1.8~3.6V）；
●ESD：接觸8KV/空氣15KV；
●抗惡劣工作環(huán)境，支持電池電量檢測、機電分離報警。
優(yōu)勢5：更安全
●單芯片內(nèi)置密碼算法硬件加速引擎與硬件安全單元，同時支持外掛SE，基于該功能可快速實現(xiàn)對表計端、云端以及數(shù)據(jù)傳輸過程中的保護；
●支持內(nèi)置Flash存儲加密、支持讀寫保護、多用戶分區(qū)管理，保障用戶數(shù)據(jù)的私密安全；
●支持安全啟動，程序加密下載，安全更新，解決表計運行與后期維護過程中的數(shù)據(jù)安全性問題。
優(yōu)勢6：開放的服務(wù)模式
●為了降低客戶開發(fā)門檻，實現(xiàn)快速產(chǎn)品化，方案硬件設(shè)計開源！方案軟件開源??！
OPEN-BOM！??！
國民技術(shù)N32L43x系列芯片介紹
國民技術(shù)N32L43x系列MCU芯片采用32 bit ARM Cortex-M4F內(nèi)核，最高工作主頻108MHz，支持浮點運算和DSP指令，集成高達(dá)128KB嵌入式加密Flash，32KB SRAM，集成豐富的高性能模擬器件，內(nèi)置1個12bit 5Msps ADC，2路獨立軌到軌運算放大器，2個高速比較器，1個1Msps 12bit DAC，支持多達(dá)24通道電容式觸摸按鍵，集成低功耗無磁流量計量模塊、集成多路U(S)ART、I2C、SPI、USB、CAN等數(shù)字通信接口，Segment LCD驅(qū)動接口,內(nèi)置10余種密碼算法硬件加速引擎?？蓮V泛應(yīng)用于智能水表、智能燃?xì)獗淼葘姆浅Ｃ舾械膽?yīng)用場景。
國民安全云構(gòu)建智能表計云端安全連接
表計在解決智能化、數(shù)字化和信息化問題的同時，也帶來了網(wǎng)絡(luò)和信息安全風(fēng)險，而安全一直是系統(tǒng)化的問題。
面向智能表計市場設(shè)備連接的典型物聯(lián)網(wǎng)安全應(yīng)用特點，國民技術(shù)提供完整的“云-端”系統(tǒng)級安全聯(lián)網(wǎng)解決方案，基于國民技術(shù)超低功耗N32L4x系列MCU表計芯片、N32S系列金融級安全芯片以及國民安全云產(chǎn)品等組合而成，提供了較強的安全認(rèn)證能力和數(shù)據(jù)加密能力，同時，支撐聯(lián)網(wǎng)低功耗鏈接能力需求，方案提供雙向認(rèn)證、通信密鑰協(xié)商 （一次一密）、數(shù)據(jù)安全加密傳輸、固件安全OTA等關(guān)鍵安全服務(wù)。
表計“云-端”系統(tǒng)級安全解決方案
在部署方面，通過提供云端安全SDK接口和終端環(huán)境安全部分的標(biāo)準(zhǔn)接口，實現(xiàn)全方案快速集成，快速實現(xiàn)產(chǎn)品的安全認(rèn)證和安全聯(lián)網(wǎng)通信等功能，在現(xiàn)有業(yè)務(wù)上直接集成，輕影響原有業(yè)務(wù)。方案可提供安全管理系統(tǒng)，支持產(chǎn)線密鑰預(yù)置和遠(yuǎn)程密鑰安全分發(fā)，滿足實際產(chǎn)線生產(chǎn)需求。
國民技術(shù)于2000年源于國家“909”集成電路專項工程成立，2010年創(chuàng)業(yè)板上市（股票代碼：300077），是中國信息安全IC設(shè)計領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，國家級高新技術(shù)企業(yè)，擁有國內(nèi)首個企業(yè)獨立安全芯片攻防技術(shù)實驗室，博士后科研工作站。總部位于深圳，在北京、上海、武漢、西安、香港、新加坡、洛杉磯等地設(shè)有分支機構(gòu)。主營產(chǎn)品包括：安全芯片、物聯(lián)網(wǎng)MCU、可信計算芯片、智能卡芯片、金融支付終端芯片、非接讀寫芯片、藍(lán)牙芯片、RCC創(chuàng)新產(chǎn)品等，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證、電子銀行、電子證照、移動支付與移動安全、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、消費電子、智能家居、智能家電等應(yīng)用方向。
