“超新芯”賦能水表行業(yè)，國產(chǎn)替代與計(jì)量升級 ——龍芯1D超聲波流量測計(jì)量芯片介紹

一、 公司簡介
龍芯中科傳承于中國科學(xué)院計(jì)算研究所，公司從創(chuàng)立開始，始終堅(jiān)持自主創(chuàng)新，全面掌握CPU指令系統(tǒng)、處理器IP核、操作系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)核心技術(shù)，打造自主開放的軟硬件生態(tài)和信息產(chǎn)業(yè)體系，為國家戰(zhàn)略需求提供自主、安全、可靠的處理器，為信息產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供高性能、低成本的處理器和基礎(chǔ)軟硬件解決方案。
龍芯中科主營業(yè)務(wù)為處理器及配套芯片的研制、銷售及服務(wù)，主要產(chǎn)品與服務(wù)包括處理器及配套芯片產(chǎn)品與基礎(chǔ)軟硬件解決方案業(yè)務(wù)。目前，龍芯中科基于信息系統(tǒng)和工控系統(tǒng)兩條主線開展產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)，面向網(wǎng)絡(luò)安全、辦公與業(yè)務(wù)信息化、工控及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域與合作伙伴保持全面的市場合作，系列產(chǎn)品在電子政務(wù)、能源、交通、金融、電信、教育等行業(yè)領(lǐng)域已獲得廣泛應(yīng)用。
龍芯中科總部設(shè)在北京，并在南京、合肥、金華、太原、廣州、西安、武漢、成都、遼寧、鶴壁等地設(shè)有分支機(jī)構(gòu)，服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)遍布全國各省市自治區(qū)。龍芯中科（太原）技術(shù)有限公司作為龍芯中科的子公司之一，其主要負(fù)責(zé)超聲波流量測計(jì)量芯片的測試，并提供對應(yīng)行業(yè)的表計(jì)解決方案。
龍芯中科有三大系列CPU產(chǎn)品，龍芯3號CPU系列是面向桌面、服務(wù)器應(yīng)用，龍芯2號SOC系列，面向工控和終端應(yīng)用，龍芯1號面向的是嵌入式專門應(yīng)用。龍芯的主要IP核均自主研發(fā)，目前龍芯的軟硬IP核數(shù)量已經(jīng)有上百種。

? 圖 1 龍芯中科三大系列CPU產(chǎn)品 ? ? ? ? ? ? ??

二、 龍芯1D芯片介紹
1、概述
作為龍芯1號小芯片家族中的一員，龍芯1D是龍芯自主設(shè)計(jì)研發(fā)的超聲波流量測計(jì)量專用SOC芯片，主要應(yīng)用于超聲波水表、熱量表、燃?xì)獗眍I(lǐng)域。龍芯1D集TDC與MCU為一體，將超聲波流量測計(jì)量行業(yè)內(nèi)雙芯片方案簡化為單芯片方案，降低了成本、提高了性能。龍芯1D芯片具有高精度、高安全性、高性價(jià)比、高集成度、低功耗等特點(diǎn)。
2、LS1D芯片技術(shù)技術(shù)參數(shù)
龍芯1D芯片集成 CPU、FLASH、TDC、超聲波脈沖發(fā)生器、溫度測量單元、SPI、UART、I2C、RTC、ADC、段式 LCD 控制器、空管檢測、斷線檢測等功能模塊。配合完善的編程、仿真、調(diào)試環(huán)境，大大簡化超聲波流量測量系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。主要內(nèi)部資源及技術(shù)參數(shù)，如圖2所示。

圖 2 龍芯1D技術(shù)參數(shù)

3、龍芯1D芯片技術(shù)特點(diǎn)
（1）安全可靠
完全自主設(shè)計(jì)：采用 LoongArch指令集，從整個架構(gòu)的頂層規(guī)劃，到各部分的功能定義，再到細(xì)節(jié)上每條指令的編碼、名稱、含義，在架構(gòu)上進(jìn)行自主重新設(shè)計(jì)，具有充分的自主性。
（2）單芯片方案
龍芯1D集TDC與MCU為一體，一顆芯片加上簡單的外圍電路即可以實(shí)現(xiàn)時(shí)差計(jì)算和流量計(jì)量。
（3）自動化測試
高度可配置的自動模式，不需要單片機(jī)進(jìn)行控制。
（4）首波檢測
可配置的首波檢測，方便定義相對的首波位置，去除環(huán)境中的大部分噪聲。
（5）狀態(tài)檢測
多狀態(tài)檢測，啟動自動進(jìn)行換能器在線檢測，并支持實(shí)時(shí)空管事件報(bào)警提示。
4、 LS1D芯片配套服務(wù)與支持
（1）研發(fā)支持
超龍開發(fā)板是基于龍芯超聲波流量測計(jì)量芯片龍芯1D搭建的快速測試、評估超聲波流量轉(zhuǎn)換器的硬件開發(fā)平臺。

圖3 ?超龍開發(fā)板

此款開發(fā)平臺提供了超聲波水表和熱量表所需的全部硬件接口，用戶還可根據(jù)實(shí)際開發(fā)需求，輕松通過跳線連接多種自定義外圍設(shè)備； 配套軟件包不僅提供了完整的套件編譯開發(fā)環(huán)境，還備有用戶友好的參數(shù)配置和單元功能測試用例，極大縮短了用戶的開發(fā)周期。
板卡配套開發(fā)資料齊全，并配備視頻教程。方便用戶快速學(xué)習(xí)和方案評估，目前已有多個應(yīng)用案例和成套解決方案，適用于超聲波水表、超聲波熱量表等應(yīng)用場景。
（2）產(chǎn)品化支持
① 超聲波水表解決方案
各種小口徑水表解決方案，包括硬件設(shè)計(jì)相關(guān)的原理圖、PCB等，以及應(yīng)用軟件DEMO、算法等。

圖4 ?超聲波水表解決方案板 ? ? ? ? ??

② 批量離線燒錄器
便攜式龍芯1D批量離線燒錄器，支持龍芯1D超聲波水表電路板的程序批量燒錄工作，提高超聲波水表批量生產(chǎn)的工作效率。

圖5 ?批量離線燒錄器 ? ? ? ??

③ 超聲波水表批量生產(chǎn)調(diào)試軟件
能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波水表批量生產(chǎn)，可以快速、準(zhǔn)確地完成大量表計(jì)的生產(chǎn)參數(shù)設(shè)置和標(biāo)定、誤差檢測等工作，大大提高了生產(chǎn)效率。

圖6 ? 超聲波水表批量生產(chǎn)調(diào)試軟件

④ 便攜式流量計(jì)量演示系統(tǒng)
便攜式流量計(jì)量演示系統(tǒng)是模擬超聲波水表工作運(yùn)行場景，直觀了解龍芯1D芯片超聲波流量計(jì)量的完整功能，讓水流動起來，讓客戶親眼目睹其優(yōu)異的表現(xiàn)。

? ? ?圖7 ?便攜式流量計(jì)量演示系統(tǒng) ? ? ? ?

5、龍芯1D芯片主要優(yōu)勢
（1）自主可控
芯片為自研生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主，自己控制，便于查找問題分析問題，安全性高；技術(shù)自控，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行定制升級。
（2）迭代更新
芯片迭代更新可以帶來性能提升、能效優(yōu)化、成本降低、集成度提高、軟件兼容性增強(qiáng)、市場適應(yīng)性提高等多方面的優(yōu)勢。
（3）品牌優(yōu)勢
國產(chǎn)CPU第一股；始終秉持為人民做龍芯的理念，深耕CPU研發(fā)二十余年，深受廣大人民支持和喜愛。
（4）供應(yīng)穩(wěn)定
設(shè)計(jì)生產(chǎn)封裝全部在國內(nèi)完成，沒有任何卡脖子環(huán)節(jié)，同一線晶圓代工廠合作緊密，產(chǎn)品供應(yīng)鏈非常穩(wěn)定。
（5）貼近服務(wù)
提供完善的技術(shù)支持，提供硬件和軟件服務(wù)。
（6）降低成本
芯片集TDC與MCU為一體，集成度高，在保證測量性能的基礎(chǔ)上，節(jié)省MCU模塊，具有一定的成本優(yōu)勢。

審核編輯 黃宇