小华半导体超低功耗MCU应用的三个实战方案

发布时间：2023-12-6 阅读量：1807 来源: 我爱方案网作者: bebop

随着物联网类应用快速导入工业和消费领域，尤其在水气热表、穿戴设备、医疗电子、智能家居、远程测控、无线传感等诸多应用中，衍生出大量的低功耗类需求。如连续血糖监测仪要求电池续航14天以上；物流监测定位器要求电池续航3个月以上；智能水表要求电池续航6年以上；山体滑坡监测器要求环境自供电永久续航等等。这些应用采用电池供电或者通过环境能量采集进行工作，同时要求续航时间长达数月，甚至数年，因此功耗成为这类应用最关键的制约因素。

低功耗微控制器（MCU）作为主控器件，在物联网应用中扮演着至关重要的角色，其功耗指标的技术创新将推动物联网应用的快速发展，并衍生出诸多新的产品形态和应用场景。

低功耗MCU是一种微控制器单元，其功耗非常低，通常在微安级别以下。这种MCU通常用于需要长时间运行的应用程序，例如传感器网络、智能家居、医疗设备和可穿戴设备等。超低功耗MCU通常采用特殊的设计和技术，例如低功耗模式、睡眠模式、动态电压调节和功率管理单元等，以最大程度地减少功耗并延长电池寿命。此外，超低功耗MCU还具有高度集成的特点，可以在小型封装中实现多种功能，从而降低系统成本和复杂度。

超低功耗MCU主要应用于传感器网络、智能家居、医疗设备、可穿戴设备、工业控制和汽车电子等领域。其中，智能家居和医疗设备是市场的主要应用领域。

作为MCU领域的一个细分市场，低功耗MCU是当前全球各大MCU厂商主攻的方向之一，产品主要面向电池供电和能量采集等相关应用。随着制造工艺的精进，以及终端应用对运算性能的要求不断提高，基于Arm内核的32位低功耗MCU是绝对的市场主流。

国内MCU厂商在关键技术和低功耗性能上不断填补产品空白，特别在低功耗领域研发投入，并相继推出了有竞争力的产品型号。

小华半导体作为国内领先的MCU龙头企业，其超低功耗MCU产品在性能上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低功耗MCU芯片产品及其特点与应用领域。

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。

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。

应用案例

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。

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。

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16 bit 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。

应用案例

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。

3ACM

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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