航顺HK32M060高速风筒BLDC MCU方案

发布时间：2023-12-27 09:18
作者：AMEYA360
来源：航顺
阅读量：1947

　　拿什么拯救我的三千烦恼丝?

　　传统吹风机又笨重又吵，吹干中长发要耗费十多分钟，而且利用高温干发，又损伤头发.......

　　2016年戴森依托自研马达技术壁垒，推出高速吹风机，其精巧便携的外观、静音、快速干发、10万+的转速等优势瞬间碾压传统吹风机。

航顺HK32M060高速风筒BLDC MCU方案

　　但，售价动辄数千元的高速风筒，让大家望而却步，如何让黑科技也有亲民价格呢?重点是选对BLDC控制方案!航顺芯片推出的HK32M060高速风筒BLDC MCU解决方案，具有航顺自研电机加速单元与实时采样效率，可提高电机的工作效率和控制精确度。同时，HK32M060系列产品相较于同类产品集成度更高，可极大精简板级器件，节省BOM成本。

航顺HK32M060高速风筒BLDC MCU方案

　　HK32M060内部集成了具有航顺特色的电机控制功能：高级定时器带3路互补PWM、 高精度ADC、6MHz带宽轨到轨运放、比较器、32位针对霍尔传感器的捕获时钟、硬件除法器以及电机算法加速引擎等功能。 HK32M053和HK32M054内部更是集成了40V和70V PN预驱、NN预驱、LDO等，使得应用者可以大幅度精简板级器件、节省BOM成本。

航顺HK32M060高速风筒BLDC MCU方案

　　内置1个12位高精度ADC转换器，ADC转换速率高达1MSPS。ADC除了支持DMA操作以外，每个ADC通道配置独立的结果寄存器;支持两个独立的采样保持单元;支持4个独立转换和1个测试队列的灵活队列配置;ADC触发信号可延时配置等特色功能。

　　内置一个16位高级定时器，支持6个通道三项互补PWM输出，PWM输出带死区插功能，并且前后死区时间可不对称调整;除4路独立捕获和比较通道以外，还配置2路额外CC5和CC6捕获和比较通道，更适合电机控制。

　　内置航顺自研知识产权的电机加速单元(EMACC)，可用于通过FOC算法控制的直流无刷电机。EMACC可以加速电机驱动的数学运算，运算速度较纯软件计算更快，并且减少CPU占用，在相同的CPU工作频率下，效率提升36%。

　　航顺电机控制专用MCU产品广泛应用于工业控制、家用电器、电动工具和交通运输等领域，凭借创新的技术和可靠的产品，赢得了众多客户的认可和支持，为国内高性能电机控制专用新品的国产替代贡献了一份力量。

　　航顺芯片高端BLDC MCU产品的研发，追求卓越的产品质量和一流服务，具有高效能、高稳定性与高可靠度的优势。在高速风筒相关的应用领域，航顺芯片已经和多家主流品牌达成了长期的合作，共同推动“黑科技”亲民化，让高速风筒更具性价比。

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　　一、市场规模与增长　　随着全球新能源汽车、储能系统等领域的快速发展，电池管理系统BMS 市场规模不断扩大。据相关数据统计，预计到 2025 年，全球 BMS 市场规模将超过 200 亿美元，年复合增长率达 15% 左右。在新能源汽车领域，随着全球汽车电动化转型加速，新能源汽车产量持续攀升，作为其核心部件之一的 BMS，市场需求也随之水涨船高。同时，在储能系统、消费电子、工业设备等其他应用领域，对电池的安全性、可靠性和性能要求不断提高，也进一步推动了 BMS 市场的增长。　　二、市场应用　　新能源汽车：新能源汽车是BMS 的主要应用领域之一。BMS 可以实时监测电池组的电压、电流、温度等参数，确保电池在安全范围内工作，延长电池寿命，同时提高汽车的续航里程和动力性能。　　储能系统：在储能系统中，BMS 能够对电池进行精确管理，实现电池的充放电控制、能量调度等功能，提高储能系统的效率和可靠性，保障储能系统的稳定运行，使其在能源存储和供应方面发挥重要作用。　　消费电子：如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等消费电子产品，BMS 可以精确控制电池的充放电过程，防止电池过充、过放、过热等问题，延长电池使用寿命，为用户提供更安全、稳定的使用体验。　　工业设备：在各类工业设备中，如电动工具、无人搬运车、自动化生产线等，BMS 能够确保电池在复杂的工业环境下的安全运行，提供可靠的电源支持，保证设备的正常工作和生产效率。　　三、方案概述　　航顺HK32F407 是一款高性能的 ARM Cortex-M4 内核MCU，主频 168MHz，具有高达 1MB Flash 和 256KB SRAM。具备强大的数据处理和存储能力，能够满足高级 BMS 系统复杂的计算和数据存储需求。基于 HK32F407 的电池管理系统 BMS 解决方案，其架构包括以下几个部分：　　主控单元：以HK32F407 为核心，负责整个 BMS 系统的控制和管理，运行各种算法和控制逻辑，实现对电池的精确控制和管理。　　电池采样单元：通过高精度的采样电路，对电池组的电压、电流、温度等参数进行实时采集，并将采集到的数据传输给主控单元进行处理和分析。　　保护与控制单元：根据主控单元的指令，实现对电池组的过充、过放、过流、短路等保护功能，同时控制电池的充放电过程，确保电池在安全范围内工作。　　通信单元：具备多种通信接口，如CAN、SPI、I2C 等，可实现 BMS 系统与外部设备(如车辆控制器、储能系统控制器、上位机等)之间的数据通信和信息交互，方便对电池系统的远程监控和管理。　　显示单元：通过按键、指示灯等，显示电池的状态信息(如电压、电流、电量、温度等)、系统运行状态、故障报警等信息，方便用户及时了解电池系统的情况并进行相应的操作。　　四、方案核心优势　　高性能计算能力：168MHz 的高主频以及内置的单精度浮点单元 FPU，使 HK32F407 能够快速处理大量的电池数据，实时运行复杂的 BMS 算法，如电池状态估计算法，提高电池管理的精度和效率，确保电池系统在各种工况下的性能。　　丰富的外设接口：提供了多种通信接口和外设功能，如CAN、SPI、I2C、UART、USB OTG、以太网等，方便与各种传感器、执行器和其他设备进行连接和通信，满足 BMS 系统与其他系统集成的需求，实现更广泛的应用和功能扩展。　　高精度采样与监测：具有多个12 位 ADC通道，能够实现对电池电压、电流、温度等参数的高精度采样和监测，采样误差小，测量精度高，为准确评估电池状态和进行精确控制提供了可靠的数据基础。　　强大的安全与保护功能：内置硬件加密模块，如AES256、TRNG 等，可对电池数据和通信数据进行加密处理，防止数据泄露和篡改，保障电池系统的信息安全。同时，具备完善的保护机制，能够快速响应电池的异常情况，实现过充、过放、过流、短路等多重保护功能，确保电池系统安全可靠运行。　　低功耗设计：支持多种低功耗模式，如睡眠模式、停机模式等，可根据BMS 系统的工作状态自动切换，降低系统功耗，延长电池的使用寿命，提高电池系统的能效比，特别适用于对功耗要求严格的新能源汽车和储能系统等应用。　　宽温度工作范围：可在- 40℃~105℃的温度范围内稳定工作，适应各种恶劣的环境条件，满足新能源汽车、储能系统等在不同地域和气候环境下的使用需求，确保电池系统在高温、低温等极端温度下的性能和可靠性不受影响。       产品系统框图　　航顺HK32F407系列MCU主要规格　　ARM® Cortex®-M4 Core　　最高时钟频率：168 MHz　　24 位 System Tick 计时器　　工作温度范围：-40°C ~ 105°C　　工作电压范围　　双电源域：主电源VDD 为1.8 V ~ 3.6 V、备份电源 VBAT 为 1.8 V ~ 3.6 V。　　当主电源掉电时，RTC 模块可继续工作在 VBAT 电源下。　　当主电源掉电时，VBAT 电源为 80 Byte 备份寄存器供电。　　VDD 典型工作电流　　运行(Run)模式：18.04mA@168MHz;2.63mA@16MHz　　睡眠(Sleep)模式：12.04mA@168MHz;2.08mA@16MHz　　停机(Stop)模式：　　-- Stop_MR：1.03mA　　-- STOP LP-FPD：9.34mA　　存储器　　Flash 存储器包括最高 1 Mbyte 的主区 Flash，具有代码安全保护功能，可分别设置读保护和写保护。　　8 Kbyte CPU 指令 Cache 缓存　　1 Kbyte CPU 数据 Cache 缓存　　192 Kbyte 片内 SRAM 和 64 Kbyte CCM SRAM　　80 Byte 备份寄存器和 4 Kbyte 备份 SRAM　　FSMC 模块可外挂 1 Gbyte NOR/PSRAM/NAND/PC Card 存储器(其中，256 Mbyte 的空间可以存放指令，可用于片内 Cache 缓存)。　　QSPI 模块可外挂 256 Mbyte NOR Flash 存储器(可存放指令，可用于片内 Cache 缓存)。　　时钟　　外部HSE：4 ~ 32 MHz　　外部LSE：32.768 kHz　　片内HSI 时钟：64 MHz/16 MHz/8 MHz　　片内LSI 时钟：32 kHz　　PLL 输出时钟：168 MHz(最大值)　　GPIO 外部输入时钟：1~42 MHz　　复位　　外部管脚复位　　电源复位　　软件复位　　看门狗(IWDG 和 WWDG)定时器复位　　低功耗管理复位　　可编程电压检测(PVD)　　8 级检测电压门限可调　　上升沿和下降沿检测可配置　　通用输入输出端口(GPIO)　　64 脚封装 MCU 提供 51 个 GPIO 引脚，　　100 脚封装 MCU 提供 82 个 GPIO 引脚，　　144 脚封装MCU 提供 114 个 GPIO 引脚　　所有GPIO 引脚可配置为外部中断输入　　内置可开关的上、下拉电阻　　支持开漏(Open-Drain)输出　　支持施密特(Schmitt)迟滞输入　　输出驱动能力超高、高、中、低四挡可选　　提供最高30 mA 驱动电流　　数据通讯接口　　4 个 USART　　最多4 个 UART　　3 个 SPI(均支持 I2S 协议)　　3 个 I2C　　1 个 SDIO　　2 个 CAN(均支持 2.0A 和 2.0B 协议)　　1 个 QSPI　　1 个 HS USB OTG　　1 个以太网接口　　音视频数据接口　　1 个数字照相机接口(DCMI)　　4 路 TFT 接口　　定时器　　2 个高级定时器：TIM1/TIM8　　-- TIM1/TIM8 具有刹车功能和 4 路 PWM 输出，其中 3 路带死区互补输出　　10 个通用定时器：TIM2~5 和 TIM9~14　　-- 8 个 16 位通用定时器：TIM3~4 和和 TIM9~14　　-- 2 个 32 位通用定时器：TIM2/TIM5　　2 个基本定时器：TIM6/TIM7　　-- 1支持CPU 中断、DMA 请求和 DAC 转换触发　　红外遥控接口：配合红外LED 使用，可实现远程遥控功能。　　DMA 控制器　　2 个通用双端口 DMA：DMA1 和 DMA2　　-- 每个DMA 具有 8 个数据流，每个数据流有多达 8 个通道　　支持Timer、ADC、DAC、SPI、I2C、USART、UART 等多种外设触发。　　RTC 时钟计数器，配合软件记录年月日时分秒　　片内模拟外设　　3 个 12 位 2 MSPS ADC。支持三 ADC 模式，采样率最高 6 MSPS。　　2 个 12 位 DAC　　1 个温度传感器　　1 个内部参考电压源　　1 个 VBAT 电源电阻分压器(分压器输出在片内与 ADC 相连，实现 VBAT 电源电压监控)　　ID 标识　　每颗芯片提供一个唯一的96 位 ID 标识　　调试及跟踪接口　　SW-DP 两线调试端口　　JTAG 五线调试端口　　ARM DWT、FPB、ITM、TPIU 调试追踪模块　　单线异步跟踪数据输出接口(TRACESWO)　　四线同步跟踪数据输出接口(TRACED[3:0]，TRACECK)　　自定义DBGMCU 调试控制器(低功耗模式仿真控制、调试外设时钟控制、调试及跟踪接口分配)。　　可靠性　　通过CDM 1750V/LU 200mA/HBM 3500V 等级测试
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　　一、市场规模与增长　　消毒柜作为健康家电的重要组成部分，近年来市场需求持续增长。特别是在疫情后，消费者对健康家电的需求显著提升，消毒柜市场销量回升，线上渠道销售规模大幅增长。随着消费者对食品安全和卫生的关注度不断提高，消毒柜在家庭、酒店、学校、医院等场所的应用越来越广泛，市场规模有望进一步扩大。　　二、市场应用　　航顺HK32C030在消毒柜领域的应用具有广泛性，适用于家庭厨房、酒店餐饮、医疗场所等多种场景。其高性能和低功耗特性能够满足不同用户的需求，特别是在需要精确控制温度、湿度和时间的消毒柜中，HK32C030能够提供可靠的解决方案。　　三、方案概述　　航顺HK32C030是一款基于ARM Cortex-M0内核的32位MCU，具有64MHz的主频、64KB Flash和10KB SRAM，支持多种通信接口(如UART、SPI、I2C)和低功耗模式。在消毒柜应用中，HK32C030能够实现以下功能：　　温度控制：通过内置的ADC模块，精确检测和控制消毒柜内的温度，确保消毒效果。　　定时功能：支持多种定时模式，满足不同消毒周期的需求。　　低功耗设计：深度睡眠模式下功耗仅为5uA，延长设备待机时间。　　安全认证：通过IEC 60730认证，提供符合CLASS B标准的功能安全库，确保产品稳定性和安全性。　　四、方案核心优势　　高性价比：HK32C030在性能和成本之间取得平衡，为消毒柜厂商提供更具竞争力的解决方案。　　低功耗：多种低功耗模式和动态调节主频电压的能力，显著降低能耗。　　高可靠性：通过先进的工艺水平和功能安全认证，确保产品在复杂环境下的稳定运行。　　兼容性：与国外品牌**32F030软硬件高度兼容，便于厂商快速移植和升级。　　产品系统框图：　　消毒柜实物图：　　航顺HK32C030系列MCU主要规格　　CPU 内核　　ARM® Cortex® -M0　　最高时钟频率：64 MHz　　24 位 System Tick 定时器　　支持中断向量重映射(通过 Flash 控制器的寄存器配置)　　工作电压范围　　主电源 VDD：2.6 V ~ 5.5 V　　工作温度范围：-40°C ~ +105°C　　典型工作电流　　运行(Run)模式：1.46mA@8MHz;7.31mA@64MHz　　睡眠(Sleep)模式：1.05mA@8MHz;671μA@32kHz　　停机(Stop)模式：　　- LDO 全速：128μA@3.3V　　- LDO 低功耗：2.8μA@3.3V　　存储器　　64 Kbyte Flash(包括 Bootloader 区)　　CPU 主频不高于 24 MHz 时，支持 0 等待总线周期访问 Flash。　　Flash 具有数据安全保护功能，可分别设置读保护和写保护。　　10 Kbyte SRAM　　时钟　　外部高速时钟(HSE)：支持 4 ~ 32 MHz　　外部低速时钟(LSE)：32.768 kHz　　片内高速时钟(HSI)：8 MHz/16 MHz/64 MHz　　片内低速时钟(LSI)：40 kHz　　PLL 时钟：64MHz(最大输出频率值)　　GPIO 外部输入时钟：32 MHz(最大值)　　复位　　外部引脚复位　　选项字节装载器复位　　看门狗(IWDG 和 WWDG)计数器复位　　电源上/下电复位(POR/PDR)　　软件复位　　低功耗管理复位　　可编程电压监测器(PVD)　　8 级检测电压门限可调　　上升沿和下降沿检测可配置　　GPIO 端口　　最多支持 40 个 GPIO 引脚　　每个 GPIO 引脚都可配置为外部中断输入　　提供最高 40 mA 驱动电流　　数据通信接口产品概述　　3 路 UART：可以通过自带的波特率发生器产生不同的波特率，并且还支持单线半双工通信、多处理器通信等功能。　　2 路高速 SPI：支持 4 至16 位可编程数据帧，带复用的I2S 接口。　　2 路 I2C：支持超快速模式(1 Mbit/s)、SMBus 和 PMBus。在 Stop 模式下，支持数据接收唤醒。　　定时器及 PWM 发生器　　1 个 16 位高级定时器(TIM1 共 4 路 PWM 输出，其中 3 路带死区互补输出和刹车功能)　　5 个 16 位和 1 个 32 位通用定时器(TIM2/TIM3/TIM14/TIM15/TIM16/TIM17)　　1 个 16 位基本定时器(TIM6)　　DMA 控制器(带 5 个通道)　　支持定时器、ADC、SPI(I2S)、I2C、UART 等多种外设触发。　　定点数除法/开方运算单元　　支持 32 位定点数除法，可同时得到商和余数　　支持 32 位定点数高精度开方　　片内模拟电路　　1 个 12 位 SAR ADC(多达 23 路模拟信号输入通道)　　最高转换器频率：1.14 MSPS　　支持自动连续转换、扫描转换功能　　内部参考电压　　温度传感器　　9 位分辨率温度传感器，温度采集范围为：-40°C ~ +105°C　　日历RTC　　带闹钟功能　　数据安全　　CRC 校验硬件单元　　96 位芯片 UID 标识　　CPU 跟踪与调试　　SWD 调试接口　　ARM® CoreSightTM 调试组件(ROM-Table、DWT 和 BPU)　　自定义 DBGMCU 调试控制器(低功耗模式仿真控制、调试外设时钟控制、调试及跟踪接口分配)　　可靠性　　通过HBM6500V/CDM2000V/LU800mA 等级测试。
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　　一、市场规模与增长：电动工具行业持续扩容，电钻需求强劲　　全球电动工具市场规模近年来保持稳定增长，2023年市场规模已达288.5亿美元，预计2024年将突破304.9亿美元，年复合增长率达6.9%。中国市场表现尤为亮眼，2023年电动工具销售规模达200.8亿元，同比增长6.9%，预计2024年将突破214.7亿元。其中，电钻作为核心品类，占据重要市场份额，尤其在建筑、工业制造、家庭装修等领域需求旺盛。手持式电钻市场2023年全球规模已达数百亿元，无线锂电钻因便捷性成为增长主力，年增速超15%。　　未来，随着智能家居普及、新能源基建加速(如光伏安装、储能设备维护)，电钻市场将迎来新一轮增长机遇。此外，工业4.0推动电钻向高精度、智能化升级，进一步拓宽高端应用场景。　　二、市场应用：多场景下的电钻身影　　航顺HK32M070 MCU赋能的电钻解决方案，可广泛适配以下场景：　　工业制造：汽车装配、金属加工等高强度作业，需高扭矩、长续航电钻支持。　　建筑施工：混凝土钻孔、钢结构安装等场景，依赖耐冲击、高可靠性的专业电钻。　　家用DIY：无线便携设计满足家庭装修、家具组装等轻量级需求，用户体验更友好。　　新能源领域：光伏板安装、储能设备维护等新兴场景，需适应复杂环境的智能电钻。　　三、方案核心优势：卓越性能，脱颖而出　　航顺推出HK32M070电钻解决方案较传统方案噪音低、效率高、扭矩平稳，成本优势明显，控制方式灵活，电机兼容广泛，提供完整解决方案。　　ARM Cortex-M0内核，主频高达64MHz　　内置12位ADC，2路比较器，2路运放及PGA等　　优化的无感启动算法，100%启动成功　　AD比较器联动机制，更低的运行速度，更准确的高速换向，效率更高　　低速持续输出大扭矩，堵转时仍能保持最大扭矩持续输出　　具备电量指示、故障指示、高低档切换、反转零扭矩自停、正反转切换、工作照明、电池温度检测功能　　具备输入过欠压保护、过流保护，过温保护、相间短路保护、缺相保护、堵转等保护功能求。　　产品系统框图　　电钻实物图　　电钻电路板　　航顺HK32M070系列MCU主要规格　　CPU 内核　　ARM® Cortex®-M0　　最高时钟频率：64MHz　　24 位 System Tick 定时器　　工作电压范围　　单电源域(主电源 VDD)：2.2V~5.5V　　工作温度范围：-40°C ~ +105°C　　典型工作电流　　运行模式(Run)　　- 2.01mA@5V@8MHz　　- 4.28mA@5V@64MHz　　睡眠模式(Sleep)　　- 1.16mA@5V@40kHz　　- 2.01mA@5V@8MHz　　- 2.13mA@5V@64MHz　　停机模式(Stop)　　- 正常停机模式(Normal)：0.19mA@5V@40kHz　　- 低功耗停机模式(Low-Power)：0.04mA@5V@40kHz　　存储器　　32 Kbyte Flash　　- CPU 主频不高于 24MHz 时，支持 0 等待总线周期访问 Flash。　　- Flash 具有数据安全保护功能，可分别设置读保护和写保护。　　4Kbyte SRAM　　时钟　　片内高速时钟(HSI)：8/64MHz　　片内低速时钟(LSI)：40kHz　　GPIO 外部输入时钟：≤ 32MHz　　复位　　外部引脚复位(NRST 引脚)　　选项字节装载器复位　　窗口看门狗计数终止(WWDG 复位)　　独立看门狗计数终止(IWDG 复位)　　电源复位(POR/PDR/BOR)　　软件复位(SW 复位)　　GPIO 端口　　支持最多 30 个 GPIO 端口　　数据通信接口　　2 路 UART　　1 路 I2C　　- 1MHz /400kHz/100kHz 传输模式　　1 路高速 SPI　　- 最高 18Mbps 传输速率　　定时器　　1 个 16 位电机专用高级定时器(ATU)　　- 3 路 PWM 互补输出，均带 PWM 前后不对称死区　　- 支持 6 路独立 PWM 输出　　- 支持外部引脚信号刹车以及内部比较器输出信号刹车　　- 支持两个独立触发信号以触发 ADC 同步采样　　- 支持 ADC 双 Group 采样模式触发　　2 个通用定时器(UTU1 为 32 位，UTU2 为 16 位)　　- 支持 2 路独立 PWM 输出模式　　- 支持 1 路互补 PWM 输出模式　　- 支持单次触发 ATU 或另外一个 UTU　　- 支持周期触发 ADC 采样　　1 个 24 位霍尔定时器(HTU)　　- 支持三路霍尔信号输入　　- 霍尔相序检测　　- 换相平均计时功能支持 2/4/8 次换相平均　　- HTU 和比较器 CMP 联动计数　　除法和开方运算单元(DVSQ)　　支持 32 位定点数除法，可同时得到商和余数　　支持 32 位定点数高精度开方　　片内模拟电路　　1 个 12 位双路采保 SAR ADC(多达 14 路外部模拟信号输入通道，对应16 个外部引脚)　　- 12 位分辨率　　- 最高转换频率：2.285MSPS　　- ADC 具有可编程采样时间，各采样通道的采样时间可独立配置。　　- 转换数据支持左对齐和右对齐。　　- 支持内部模拟电路采样(PGA1_OUTA、PGA1_OUTB、PGA2_OUT、 VDIV_OUT、内部温度传感器、内部参考电压、)　　- 支持两个采样组采样(可自定义采样通道)　　- 支持软件触发和多个硬件触发源触发(ATU 的 TRG0 和 TRG1、UTU1/2、 CMP 等)　　- 支持模拟窗口比较功能　　- 采样组具有独立的通道数据结果寄存器　　- 支持过采样平均功能　　- VREFP 内部供电电压可选：可以从 2.4V、3.6V 和 VDDA 中三选一作为 ADC 的参考电压　　内部参考电压 VREFINT(即 BGV)　　- 内部参考电压输出连接到 ADC 的独立通道　　2 个电压比较器　　- 比较器的参考电压可来自外部信号输入，也可来自内部电压分压器 VDIV　　- 比较器的输出可作为高级定时器 ATU 的刹车　　- 支持 BEMF 内部中心点检测　　- 支持来自于 ATU 的 PWM 空白信号屏蔽功能　　2 个可编程运算放大器　　- 增益倍率(x1、x4、x8、x12、x20、x40)可编程　　- 支持 P 端输入内置偏置电压　　- PGA1 支持两组输入信号轮询放大　　- 运放直接输出到 ADC 采样　　96 位芯片 UID 标识　　用作序列号和安全密钥　　激活安全自举过程　　CPU 跟踪与调试　　SWD 调试接口　　ARM® CoreSightTM 调试组件(ROM-Table、DWT 和 BPU)　　自定义 DBGMCU 调试控制器(低功耗模式仿真控制、调试外设时钟控制、 调试及跟踪接口分配)　　可靠性　　通过 CDM 2000V/HBM 6000V 等级测试
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航顺HK32F407：赋能工业打印，开启高效新纪元

　　在数字化与智能化浪潮下，打印机作为工业自动化与办公场景的核心设备，其市场需求持续攀升。据行业数据显示，全球工业打印机市场规模预计2025年将突破980亿美元，年复合增长率达7.5%，尤其在智能制造、物流标签、医疗票据等场景中，对高精度、高稳定性的打印控制方案需求迫切。航顺芯片凭借自主研发的HK32F407系列MCU，为打印机行业提供了一站式高性能解决方案，助力客户实现从“能用”到“好用”的跨越式升级。　　一、市场规模与增长　　全球打印机市场正经历结构性变革：传统消费级打印机需求趋于饱和，而工业级、智能标签打印机因智能制造、物联网、医疗信息化等领域的推动，成为增长主力。据Grand View Research数据，工业打印机细分市场2024年规模达850亿美元，年增速超10%。航顺HK32F407凭借其高性能、低功耗特性，精准卡位这一高速赛道，成为工业打印控制领域的优选方案。　　二、市场应用　　HK32F407广泛应用于打印机领域的核心场景：　　工业标签打印：支持高精度、高速的条形码、二维码打印，适应物流、仓储等场景的批量标签需求。　　医疗票据打印：通过AES256加密模块保障患者信息与处方数据安全，符合医疗行业合规要求。　　智能办公设备：集成USB OTG、以太网接口，实现打印机与PC、云端服务器的快速数据交互，支持远程打印与状态监控。　　特殊环境打印：工作温度覆盖-40℃~105℃，满足工业现场、户外作业等严苛环境需求。　　三、方案概述　　航顺HK32F407打印机解决方案以Cortex-M4F内核为核心，主频高达168MHz，配备1MB Flash+192KB SRAM+64 Kbyte CCM SRAM，支持复杂打印算法与多任务并行处理。方案架构包含：　　主控单元：实时调度打印任务，优化墨盒控制、走纸电机驱动等关键环节。　　接口扩展：集成USB OTG(480Mbps传输)、10/100M以太网、CAN总线，兼容主流外设与协议。　　安全防护：内置TRNG随机数生成器、AES256加密引擎，防止打印数据泄露。　　低功耗设计：支持睡眠、停机模式，待机功耗低至3.3μA，延长设备续航。　　四、方案核心优势　　高性能计算：168MHz主频+单精度浮点单元(FPU)，支持高速图像处理与动态纠偏算法，提升打印精度。　　工业级可靠性：通过IEC 61000-4抗干扰认证，适应振动、温变等恶劣环境。　　开发生态完善：提供SDK、电机控制库及参考设计，代码重用率高，开发周期短。　　扩展性强：支持外接SD卡、摄像头(DCMI接口)，实现打印内容自定义与图像扫描一体化　　产品系统框图　　打印机实物图　　航顺HK32F407系列MCU主要规格　　ARM® Cortex®-M4 Core　　最高时钟频率：168 MHz　　24 位 System Tick 计时器　　工作温度范围：-40°C ~ 105°C　　工作电压范围　　双电源域：主电源 VDD 为 1.8 V ~ 3.6 V、备份电源 VBAT 为 1.8 V ~ 3.6 V。　　当主电源掉电时，RTC 模块可继续工作在 VBAT 电源下。　　当主电源掉电时，VBAT 电源为 80 Byte 备份寄存器供电。　　VDD 典型工作电流　　运行(Run)模式：18.04mA@168MHz;2.63mA@16MHz　　睡眠(Sleep)模式：12.04mA@168MHz;2.08mA@16MHz　　停机(Stop)模式：　　-- Stop_MR：1.03mA -- STOP LP-FPD：9.34mA　　存储器　　Flash 存储器包括最高 1 Mbyte 的主区 Flash，30 Kbyte 的信息块。　　-- 当 CPU 主频不高于 24 MHz 时，支持 0 等待总线周期。 -- Flash 具有代码安全保护功能，可分别设置读保护和写保护。　　8 Kbyte CPU 指令 Cache 缓存　　1 Kbyte CPU 数据 Cache 缓存　　192 Kbyte 片内 SRAM 和 64 Kbyte CCM SRAM　　80 Byte 备份寄存器和 4 Kbyte 备份 SRAM　　FSMC 模块可外挂 1 Gbyte NOR/PSRAM/NAND/PC Card 存储器(其中，256 Mbyte 的空间可以存放指令，可用于片内 Cache 缓存)。　　QSPI 模块可外挂 256 Mbyte NOR Flash 存储器(可存放指令，可用于片内 Cache 缓存)。　　时钟　　外部 HSE：4 ~ 32 MHz　　外部 LSE：32.768 kHz　　片内 HSI 时钟：64 MHz/16 MHz/8 MHz　　片内 LSI 时钟：32 kHz　　PLL 输出时钟：168 MHz(最大值)　　GPIO 外部输入时钟：1~42 MHz　　复位　　外部管脚复位　　电源复位　　软件复位　　看门狗(IWDG 和 WWDG)定时器复位　　低功耗管理复位　　可编程电压检测(PVD)　　8 级检测电压门限可调　　上升沿和下降沿检测可配置　　通用输入输出端口(GPIO)　　64 脚封装 MCU 提供 51 个 GPIO 引脚，100 脚封装 MCU 提供 82 个 GPIO 引脚，144 脚封装MCU 提供 114 个 GPIO 引脚　　所有 GPIO 引脚可配置为外部中断输入　　内置可开关的上、下拉电阻　　支持开漏(Open-Drain)输出　　支持施密特(Schmitt)迟滞输入　　输出驱动能力超高、高、中、低四挡可选　　提供最高 30 mA 驱动电流　　数据通讯接口　　4 个 USART　　最多 4 个 UART　　3 个 SPI(均支持 I2S 协议)　　3 个 I2C　　1 个 SDIO　　2 个 CAN(均支持 2.0A 和 2.0B 协议)　　1 个 QSPI　　1 个 USB OTG HS　　1 个以太网接口(仅 HK32F407 系列支持)　　音视频数据接口　　1 个数字照相机接口(DCMI)　　4 路 TFT 接口　　定时器　　2 个高级定时器：TIM1/TIM8　　-- TIM1/TIM8 具有刹车功能和 4 路 PWM 输出，其中 3 路带死区互补输出　　10 个通用定时器：TIM2~5 和 TIM9~14　　-- 8 个 16 位通用定时器：TIM3~4 和和 TIM9~14 -- 2 个 32 位通用定时器：TIM2/TIM5　　2 个基本定时器：TIM6/TIM7　　-- 支持 CPU 中断、DMA 请求和 DAC 转换触发　　红外遥控接口：配合红外 LED 使用，可实现远程遥控功能。　　DMA 控制器　　2 个通用双端口 DMA：DMA1 和 DMA2　　-- 每个 DMA 具有 8 个数据流，每个数据流有多达 8 个通道　　支持 Timer、ADC、DAC、SPI、I2C、USART、UART 等多种外设触发。　　RTC 时钟计数器，配合软件记录年月日时分秒　　片内模拟外设　　3 个 12 位 2 MSPS ADC(单个 ADC 最多可支持高达 19 个通道;可测量 16 个外部信号源，2 个内部信号源和 VBAT 通道的信号)。支持三 ADC 模式，采样率最高 6 MSPS。　　2 个 12 位 DAC　　1 个温度传感器　　1 个内部参考电压源　　1 个 VBAT 电源电阻分压器(分压器输出在片内与 ADC 相连，实现 VBAT 电源电压监控)　　ID 标识　　每颗芯片提供一个唯一的 96 位 ID 标识　　调试及跟踪接口　　SW-DP 两线调试端口　　JTAG 五线调试端口　　ARM DWT、FPB、ITM、TPIU 调试追踪模块　　单线异步跟踪数据输出接口(TRACESWO)　　四线同步跟踪数据输出接口(TRACED[3:0]，TRACECK)　　自定义 DBGMCU 调试控制器(低功耗模式仿真控制、调试外设时钟控制、调试及跟踪接口分配)。　　可靠性　　通过 CDM 1750V/LU 200mA/HBM 3500V 等级测试
2025-03-28 10:19 阅读量：312
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