战疫时期，采用GD32F450系列MCU设计红外热成像仪方案

战疫时期，采用GD32F450系列MCU设计红外热成像仪方案

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。

基于GD32 MCU的红外热成像仪系统框图：

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，最终在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；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高级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。还首次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最低水平。在电池供电时的待机电流最低仅为2µA。

在外设接口方面，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最高性能。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高级界面控制。

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，最高可以支持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。