低功耗MCU选型攻略,超低功耗国产32位MCU的应用案例

发布时间:2023-09-7 阅读量:2891 来源: 我爱方案网 作者: bebop

随着物联网技术的不断发展,超低功耗MCU已经成为了物联网方案中主要的芯片处理技术。超低功耗MCU具有众多的优点,其中一大所用就是能够大大提高物联网设备的续航能力,保证设备在长时间内不掉电不断电。

在智能表计、个人可穿戴设备、家庭医疗、智慧家居、远程测控、无线传感等许多依靠电池供电的物联网设备中,设备续航是一个棘手问题,对设备内的核心器件-微控制器(MCU)提出了很大的挑战,低功耗MCU应运而生。根据相关资讯预测,低功耗MCU约占整个MCU市场比例的15%~20%。因为低功耗MCU可观的应用前景,国内外许多厂家纷纷向市场推出各种型号的低功耗MCU。
那么,工程师该如何选择一款适合自己的低功耗MCU芯片呢?
我们知道,在低功耗设计中,平均电流值消耗往往决定电池寿命,而不同级别功能的断电模式(低功耗模式)和运行状态下的工作电流决定了应用场景下的实际功耗。在实际使用过程中,快速进入或退出低功耗模式(唤醒时间)、快速处理数据(高速性能)和低运行功耗(动态功耗低)的能力也极为重要。此外,一个好的低功耗MCU应为其所有外设提供中断功能,而且设计精良的集成智能化的低功耗外设还可以减少MCU唤醒的次数,从而进一步降低MCU整体能耗。
总的来说,在选择低功耗MCU单片机型号时除了对比相关参数,更应该去了解其断电模式 、定时系统 、事件驱动功能 、片上外设 、掉电检测与保护 、漏电流、 处理效率,这很很有必要。以上所述都是低功耗MCU选型需要加以综合考量的关键因素。
了解完如何选型后,我们来认识下超低功耗MCU都有哪些常见应用场景。
一、传感器设备
物联网中的传感器设备是非常常见的一种设备,主要用于监测温度、湿度、气压等环境参数。由于传感器需要长时间运行,能耗的控制非常重要。超低功耗MCU在这类设备中能够减少能量消耗,从而使设备运行时间更长。
二、智能家居
随着智能家居的兴起,越来越多的设备被连接至互联网,例如智能烤箱、智能咖啡机等。这类设备通常会使用超低功耗MCU进行控制,使得设备在高效率的运行态度下迎合高安全防范,可靠性等因素。
三、追踪器
追踪器是一种热门的物联网设备,用于物品的位置跟踪及定位,利用超低功耗MCU技术,追踪器将长时间运行再也不成为问题了。
四、面向农业的IoT应用
超低功耗MCU也可以应用于面向农业的IoT应用中,例如用于测量土地湿度、土壤营养及作物生长情况的设备。超低功耗MCU技术可以为这些设备提高可靠性和稳定性,保证设备长期高频反馈且不受影响。
综上所述,超低功耗MCU在物联网方案中的应用范围广泛,可以为各种智能设备的运行提高安全可靠的保障。其中,传感器设备、智能家居、追踪器、面向农业的IoT应用等方面是超低功耗MCU技术发挥应用的主要领域。

在功耗方面,小华半导体产品超低功耗性能达到国际同类产品领先水平,在超低功耗物联网应用中已被用户广泛认可。


资料显示,小华半导体以“智能化、节能化、变频化”的市场需求作为自己的研发导向,在智能空调、智能洗衣机、智能冰箱、智能厨电、智能清洁电器等领域的重点客户实现规模量产。其中展品HC32F460系列芯片的成绩尤为亮眼:在空调室外机双电机控制的应用中,此产品不仅实现了国产MCU零的突破,而且市占率超过10%,与长期称霸该领域的日美双雄形成了三足鼎立之势。


下面,我们来具体看一下小华半导体的MCU芯片产品及其特点与应用领域。

HC32L110系列

HC32L110 系列是一款旨在延长便携式测量系统的电池使用寿命的超低功耗、Low Pin Count、宽电压工作范围的 MCU,具备新型扩频技术,易于建设和部署,多种协议通信方式等特性。适用于智能抄表、 智能家电、智能城 市以及智能楼宇等物联网应用场景。

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接口方面,该芯片集成 12 位 1M sps 高精度 SARADC 以及集成了比较器、多路 UART、SPI、I 2 C等丰富的通讯外设,具有高整合度、高抗干扰、高可靠性和超低功耗的特点。本产品内核采用 Cortex-M0+ 内核,配合成熟的 Keil & IAR 调试开发软件,支持 C 语言及汇编语言,汇编指令。

HC32M120系列


小华半导体HC32M120系列芯片是基于ARM Cortex-M0+ 32-bit RISC CPU,工作频率48MHz的高性能MCU,集成了片上存储器,包括32KB的Flash,4KB的SRAM。支持宽电压范围(2.7-5.5V)、宽温度范围(-40-105℃)和低功耗模式,可应用于冰箱、空调、洗衣机、小家电、风机、风筒等领域。

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另外,HC32M120系列芯片还集成了丰富的外设功能。包括12通道的 12bit 1MSPS ADC,2个独立运算放大器(OPA),2个独立电压比较器(CMP),1 个电机 Timer(Timer),1个多功能16bit Timer(TimerA)支持正交编码输入、输入捕捉、输出捕捉、PWM 输出,4个多功能 16bit Timer(TimerB)支持输入捕捉、输出比较、PWM 输出,1个16bit Timer (Timer2)支持异步计数,1个16bit Timer(Timer0),1个I2C通信接口,1个SPI 通信接口,3个USART通信接口,其中1个USART支持LIN通信功能。

HC32F460系列芯片


HC32F460系列芯片是基于ARM Cortex-M4 32-bit RISC CPU,工作频率200MHz的高性能MCU。该芯片还集成了高速片上存储器,包括512KB的Flash,192KB的SRAM,并支持宽电压范围(1.8-3.6V),宽温度范围(-40-105℃)和各种低功耗模式,可应用于伺服电机控制器、面板控制器 、编码器等领域。

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接口方面,HC32F460系列芯片集成了丰富的外设功能。包括2个单独的12bit 2MSPS ADC,1个增益可调PGA,3个电压比较器(CMP),3个多功能16bit PWM Timer(Timer6)支持6路互补PWM输出,3个电机PWM Timer(Timer4)支持18路互补PWM输出,6个16bit通用Timer(TimerA)支持3路3相正交编码输入及48路Duty独立可设PWM输出,11个串行通信接口(I2C/UART/SPI),1个QSPI接口,1路CAN,4个I2S支持音频PLL,2个SDIO,1个USB FS Controller带片上FS PHY支持Device/Host。

方案应用案例


1
白色家电


该方案基于HC32M120芯片,采用先进的无位置传感器FOC(Sensorless FOC)控制策略,实现连续平稳的风机调速系统。广泛应用于高速风筒、风扇、吊扇、空调风机、抽油烟机、空气净化器、无人机电调等领域。


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2
汽车电动背门ECU


该方案采用小华HC32F460高性能及高可靠性MCU,对于电动背门进行实时控制,实现手动、脚踢、遥控、开关开启及关闭。而且包含了开闭双向防夹、自适应、开闭速度和高度可调、门锁自动吸合、雪载功能等高阶功能。可应用在燃油、混动、纯电等各种车型电动背门等领域。


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3
ACM


当其它控制模块因硬件资源等原因无法按时完成相关功能,ACM辅助或替代实现相关功能,比如汽油车改成电动车的设计中进行功能变更补充,或普通电动车改成智能驾驶车辆的功能变更和补充,在保持大部分原零部件不改动的情况下,进行车型快速转换开发,大幅减少新车型上市时间。


该方案基于HC32F460芯片,实现BSW软件平台。功能包括4路CAN网络收发、高速转发,DIH、DIL、ADC、PWM_IN、 DOH、 DOL、 HSD 、 LSD 、 DOH 、 DOL 、 DAC 、 PWM_OUT 、 读写EEPROM、UDS诊断和刷新、代码自动生成。


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