航顺FOC核心算法解决方案+高集成电机专用HK32ASPIN020X MCU家族量产

发布时间：2022-09-20 11:26
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2898

    自电机被发明以来，电机都在不断造福人类。随着科学和信息技术的高速发展，电机技术不断与时俱进，突破电机技术壁垒。50余年前更是出现了电机届的“新生儿”，无刷直流电机(BLDC电机)。众所周知，目前直流电机研发技术主要分为有刷直流电机和无刷直流电机两种类型。相比有刷电机，BLDC电机具有高可靠性、低噪音、高效率、功率密度强等优点。

    随着电机智能化的持续发展，电机市场和应用需求的更加多样化和多元化，尤其对于高效、高密集度、小巧便携等电机应用，要求电机驱动与控制单元更加注重更高集成度、更高效率及更优化的FoC算法等。航顺芯片推出的拥有自研专利，集成度高的BLDC电机驱动控制芯片HK32ASPIN02X家族已实现批量生产，将为客户和市场带来更加优异和超性价比的选择！

航顺FOC核心算法解决方案+高集成电机专用HK32ASPIN020X MCU家族量产

    HK32ASPIN020X芯片介绍

    芯片介绍

  • 内核为ARM® Cortex-M0 32位MCU，最高工作频率可达80MHz

  • 内置64K Byte Flash，带数据安全保护功能

  • 内置8K Byte高速SRAM存储器，电源供电：2.2V~5.5V

  • 温度范围：-40-105℃

  • 1个高级定明器（共4路PWM输出，其中3路带不对称列区互补输出）

  • 4个16位通用定时器，1个32位通用定时器，内置6路串口

  • 1路2.0A/2.0B CAN接口

  • 96位芯版UID标识（用作序列号和安全秘钥，激活安全自举过程）

  • ESD 可靠性：HMB6000VCDM2000V/MM200V/LU200mA

    集成航顺自研专利-电机控制算法加速单（EMACC）

  • 支持CODIC运算，用于正余弦计算

  • 支持Clarke，Park和把Park运算

  • 支持SVPWM

  • 支持一路高速电机数据传输通道（Trace）

    内置除法与开方运算（DVSQ）

  • 内置32位定点数除法，可同时得到商和余

  • 内置32位高精度开方

    1路双路采保12位马达专用SAR ADC（16通道）功能

  • 最高采样频率：2MSPS支持双路采保同时时间可以对两个信号进行采样

  • 支持4个对立队列和一个测试对队列转换

  • 支持自动连续转换，扫描转换功能

  • 支持多个硬件触发源（TIME1TRG0，CCR4、CCR5、CCR6、GPIO输入事件）极大方便模拟和数字电路的结合，尤其对于单电阻FOC等，需要多次触发事件的算法

  • 多次采样数据平均功能

  • 独立的数据通道结果寄存器

  • 内部参考电压-模拟输出连接到ADC通道温度传感器-模拟输出连接到ADC通道

    2个模拟运算放大器（PGA）

  • 内置两个运放OP，也可以配置可编程运放模式

    3个模拟比较器（比较门限PGA）

  • 比较器的参考电压可来自外部信息输入

  • 比较器的输出可作为高级定时器刹车功能，配合使用内置8bitDAC可调分压

航顺FOC核心算法解决方案+高集成电机专用HK32ASPIN020X MCU家族量产

航顺FOC核心算法解决方案+高集成电机专用HK32ASPIN020X MCU家族量产

    HK32ASPIN020X芯片特性

航顺FOC核心算法解决方案+高集成电机专用HK32ASPIN020X MCU家族量产

    HK32ASPIN03X集成化带预驱专用芯片介绍

    HK32ASPIN03X集成三路（3N+3P）预驱专用芯片

    1、支持输入电压8V-36V, 峰值40V驱动电流300mA到-60mA，带5V/50mA LDO

    2、供电电压7V-28V,峰值40V，驱动电流100mA到-60mA，带5V/100mA LDO

    HK32ASPIN03X集成三路6N预驱专用芯片

    1、供电电压10V-70V,峰值75V，驱动电流1.5A到-1.8A，带12V/100mA，5V/50mA LDO

    2、供电电压250V

    HK32ASPIN03X另在研发高压预驱专用芯片

    供电电压310V

    目前来说，BLDC电机在新能源汽车、消费、工业控制等领域得到越来越广泛应用。以前大部分使用的有刷电机寿命短能效低等影响很大，而有刷电机转换成无刷电机之后，它的性能和能效会大大提升，使用寿命也较长，由于以上无刷BLDC优势明显，其他的效率和性能、强度方面等特点较之要突出。因此无刷直流电机相对有刷电机来说，已经被BLDC电机替换得越来越多。

    无感FOC控制系统

    标么化的无感FOC控制系统，不仅可以极大的方便客户快速上手电机控制项目，同时也降低了对电机控制工程师的技能与经验要求，此标么系统不仅适合入门级电控工程师上手电控项目，也同样适合经验丰富的电控工程师快捷实现其算法，做深度的应用和算法开发，为产品差异化提供实现路径。

    为此航顺芯片提出了以HK32 ASPIN020C系列32位微处理器开发的无位置传感器 FOC弦波驱动解决方案。以下表格为此方案所提供的电机驱动功能列表。

航顺FOC核心算法解决方案+高集成电机专用HK32ASPIN020X MCU家族量产

    HK32ASPIN家族MCU产品应用介绍

    HK32ASPIN家族可满足市场BLDC/PMSM电机的方波，FOC应用的需求，如：电动工具、工业风机、压缩机、手持吸尘器、电动自行车（助行车）、机器人舵机、油烟机、风扇等。

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　　1、开发板简介　　开发板是基于航顺芯片公司F4系列HK32F407ZGT7开发的一款开发板，Cortex-M4内核，最高主频168MHz， 内置1MB Flash和256KB SRAM，串口、SPI、IIC、CAN、USB、Ethernet等外设所有对应脚全部引出，有利于外接更多模块，可广泛应用于工业控制、消费医疗和工业互联网等领域。       2.HK32F407ZGT7产品特性　　ARM® Cortex®-M4 Core 最高时钟频率：168 MHz　　存储器　　* Flash存储器包括最高1 Mbyte的主区Flash * 8 Kbyte CPU指令Cache缓存，1 Kbyte CPU数据Cache缓存 * 192 Kbyte片内SRAM、64 Kbyte CCM SRAM、4 Kbyte备份SRAM　　数据通讯接口　　* 4个USART、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　　* 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　　* 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　　DMA控制器: 2个通用双端口DMA(DMA1和DMA2)　　RTC时钟计数器　　片内模拟外设　　* 3个12位2 MSPS ADC单元　　* 2个12位DAC　　* 1个温度传感器　　工作温度范围：-40°C ~ 105°C　　工作电压范围：1.8 V ~ 3.6 V　　封装：LQFP144　　3. 开发板硬件资源介绍　　开发板硬件资源分布如图所示　　4. 开发板硬件详细说明　　4.1自锁开关　　用于控制开发板电源供电的简单开关。打开开关时，电源通路打开，电源供应到开发板，使其运行。关闭开关时，电源通路断开，关闭整个系统。这样的开关方便开发者在需要时启动或关闭开发板，进行软件开发、硬件测试和故障排除等工作。使用时需要注意保存数据，并谨慎连接或断开其他设备，以免造成损坏。电源指示灯会随着此开关的状态而亮灭。　　4.2复位按键　　开发板上的复位按键是一个物理按钮，用于手动复位目标设备。按下复位按键可以重新启动设备，解决设备出现问题或崩溃的情况。它在开发和调试过程中非常有用，可以测试设备在复位状态下的行为，提供设备安全性，并用于恢复设备的正常运行。　　4.3用户按键　　用户按键有两个KEY1和KEY2(只有KEY1能作为WAUP引脚)，可以用于人机交互的输入，这2个按键是直接连接在HK32F407的IO口上的。　　4.4LED灯　　开发板上的一个RGB彩色LED灯，通过调整红、绿、蓝三种颜色的亮度，可以实现几乎任何颜色的显示，从而使其成为显示彩色效果的理想选择。常用于提供直观的状态指示和用户交互。它可以表示开发板的工作状态、调试进程和错误提示，让用户更好地了解开发板的运行情况，帮助开发者进行调试和交互操作。在调试代码的时候，使用LED来指示程序状态，是非常不错的一个辅助调试方法。　　4.5 LCD液晶接口　　开发板上的LCD屏幕接口通常是用于连接LCD液晶显示屏)，可外接野火2.8/3.2寸电阻触摸液晶屏，4.3寸电容触摸液晶屏。　　4.6外扩SRAM　　开发板上的外部扩展静态RAM(SRAM)芯片，型号为AS6C8016A-55ZIN，容量1MB，16bit位宽。　　4.7电容按键　　开发板上的电容按键是一种非接触式的按键技术，电容按键的工作原理基于电容传感，当用户的手指或带电介质靠近电容按键时，会改变电容的值，通过电容传感电路感知这种变化，并将其解释为按键操作。电容按键具有高可靠性、防水防尘、高灵敏度和外观美观等优点，在许多消费电子产品和工业设备中得到广泛应用。　　4.8TF卡座　　开发板上的TF卡座用于连接TF卡(也叫MicroSD卡)，SDIO方式驱动，支持32G以内的SD卡包括32G，在STM32开发板上使用TF卡座，可以与TF卡进行数据读写交互，实现大量数据存储和读取，适用于数据记录、媒体存储等应用场景，为开发板提供更大的数据存储能力。　　4.9USB OTG　　USB OTG接口是指它既可以做主机设备与外部USB设备进行通信和交互的接口，又可以做从机设备与外部主机设备进行通讯。　　4.10主机USB　　USB Host接口是指它作为主机设备与外部USB设备进行通信和交互的接口。作为主机设备，可以连接和控制多种USB外部设备，如U盘、打印机、键盘、鼠标等等。　　4.11蜂鸣器　　开发板上的有源蜂鸣器是一种带有内部振荡电路的蜂鸣器。它可以直接通过给予电压信号来产生声音，无需外部电路的支持。有源蜂鸣器适用于在开发板上提供简单的声音指示，例如用于提醒、警报、报警等功能。有源蜂鸣器与无源蜂鸣器不同，无源蜂鸣器没有内部振荡电路，需要外部电路提供振荡信号，以产生声音。因此，无源蜂鸣器需要更复杂的驱动电路才能发声。　　4.12摄像头接口　　开发板上的摄像头接口可外接野火OV2640/5640摄像头，接口使用芯片的DCMI外设引脚，用于采集图像数据并进行图像处理。　　4.13喇叭插座　　开发板上的喇叭插座，规格为PH2.0 母头2P，两引脚分别为音频正差分输出端SPK_P，音频负差分输出端SPK_N，这种差分输出方式有助于降低电磁干扰、噪声干扰和共模干扰的影响，提高了音频信号的传输质量。用于外接5V的喇叭，以实现音频外放功能。　　4.14RTC电池座　　这是MCU备份域电路(后备供电区域)的供电接口，可安装CR1220电池(默认安装了)，可以用来给STM32的备份域电路提供电压，在外部电源断电的时候，维持备份域电路数据的存储，以及RTC的运行。　　4.15电位器　　开发板上的1K电位器是一种可调电阻器，阻值为1千欧姆。它通过旋转电位器来调整电阻值，用于控制电路中的电流或电压。在ADC实验的时候，就可以通过它调整ADC的输入电压，方便大家测试。常用于调节信号灯亮度、音量、对比度等功能。在电子电路原型和学习中，它是一种重要的元件，用于模拟实际应用中对电路参数的调节和控制。　　4.16咪头　　开发板上的录音输入口(MIC)，该咪头直接接到WM8978的输入上，可以用来实现录音功能。　　4.17温度/温湿度接口　　这是开发板的一个复用接口，可以用来接DS18B20等数字温度传感器，也可以用来接DHT11这样的数字温湿度传感器，一个接口实现两个功能。不用的时候，大家可以拆下上面的传感器，放到其他地方去用，使用上是十分方便灵活的。　　4.18红外接收头　　开发板上的红外接收头，可以实现红外遥控功能，通过这个接收头，可以接受市面常见的各种遥控器的红外信号，通过程序解码模块输出的高低电平时序实现。　　4.19音频输出接口　　开发板上的浅绿色接口为音频输出接口(PHONE)，该接口可以插3.5mm的耳机，当WM8978放音频的时候，就可以通过在该接口插入耳机，欣赏音乐。另外浅粉色接口是开发板的外部录音输入接口(LINE_IN)，通过咪头我们只能实现单声道的录音，而通过这个LINE_IN，我们可以实现立体声录音。　　4.20音频输入接口　　开发板上的浅粉色接口是外部录音输入接口(LINE_IN)，通过咪头我们只能实现单声道的录音，而通过这个LINE_IN，我们可以实现立体声录音。　　4.21以太网　　板载一路以太网接口，PHY芯片用LAN8720A。LAN8720A支持10/100Mbps以太网通信速率，可根据实际网络情况动态调整以太网接口的工作模式，可自动适应半双工和全双工模式，支持自动协商功能，底板使用RMII连接主芯片。　　4.22下载SWD/JTAG接口　　开发板上的20针标准JTAG调试口是一种用于调试和烧录嵌入式系统的通用接口标准，它是一种用于测试、调试和编程集成电路的标准接口。该JTAG口直接可以和DAP、JLINK或者STLINK等调试器(仿真器)连接，同时由于HK32F407支持SWD调试，这个JTAG口也可以用SWD模式来连接。用标准的JTAG调试，需要占用5个IO口，有些时候，可能造成IO口不够用，而用SWD则只需要2个IO口，大大节约了IO数量，但它们达到的效果是一样的，所以强烈建议仿真器使用SWD模式!(注意：如果使用JLINK、STLINK和ULINK等其它支持SWD模式的，连接按照SWD接法，对照丝印用杜邦线接，NRST对RST、SWCLK对TCK、 GND对GND、SWDIO对TMS、3V3对VREF)　　4.23下载SWD接口　　相比传统的JTAG接口，SWD接口使用较少的引脚，通常只需两条引脚(SWDIO和SWCLK)，从而简化了连接同时减少了IO口的占用，但它们达到的效果是一样的，所以强烈建议仿真器使用SWD模式!(注意：如果使用JLINK、STLINK和ULINK等其它支持SWD模式的，连接按照SWD接法，对照丝印用杜邦线接，NRST对RST、SWCLK对TCK、 GND对GND、SWDIO对TMS、3V3对VREF)　　4.24EEPROM(HK24C02)芯片　　开发板上的EEPROM芯片，型号为HK24C02，容量为2KB(256字节)。通过I2C接口进行通信，允许多次对数据进行写入和擦除操作。用于存储一些小量的配置数据、参数设置和历史记录等信息，增加了设备的灵活性和可扩展性。　　4.25SPI FLASH(W25Q128)芯片　　开发板外扩的SPI FLASH芯片W25Q128是一款128Mb(16MB)容量的串行闪存存储器芯片，采用SPI接口连接到开发板或主控设备作为外扩存储器。它支持高速读取，可编程和擦除，为项目提供额外的存储空间和灵活性。可用于存储字库和其他用户数据，满足大容量数据存储要求。当然如果觉得16M字节还不够用，你可以把数据存放在外部TF卡。　　4.26CAN接口　　这是开发板上的CAN总线接口，通过2个端口和外部CAN总线连接，即CANH和CANL。CAN接口使用差分信号传输，其中CANH和CANL两个信号线传输相反的信号，这种设计使得CAN接口具有较好的抗干扰性和抗噪声性能。CAN通信的时候，必须CANH接CANH，CANL接CANL，否则可能通信不正常，开发板自带了终端电阻(120Ω)。　　4.27RS485接口　　这是开发板上的RS485总线接口，通过2个端口和外部485设备连接。即485A和485B。RS485使用差分信号传输，其中485A和485B两个信号线传输相反的信号，这种设计使得CAN接口具有较好的抗干扰性和抗噪声性能。RS485通信的时候，必须485A接485A，485B接485B。否则可能通信不正常，开发板自带了终端电阻(120Ω)。　　4.28RS232接口(公头)　　这是开发板上的RS232接口，通过一个标准的DB9公头和外部的串口连接。通过这个接口，我们可以连接带有串口的电脑或者其他设备，实现例如串口调试、数据采集、传感器连接等。　　4.29RS232接口(公头)　　这是开发板上的RS232接口，通过一个标准的DB9母头和外部的串口连接。通过这个接口，我们可以连接带有串口的电脑或者其他设备，实现例如串口调试、数据采集、传感器连接等。　　4.30USB转串口　　这是开发板板载的一个Mini USB头，用于USB连接CH340芯片，从而实现USB转TTL串口。USB转串口通常需要在计算机上安装相应的驱动程序，以使得计算机能够正确识别和使用该串口设备。它支持标准的串行通信协议，具有良好的兼容性和可调节的速度设置，常用于开发和调试嵌入式系统，提供便利的数据传输和实时调试功能。同时，此接头也是开发板电源的主要提供口。　　4.31DC_IN直流电源接口　　开发板上的一个外部直流电源输入接口(DC_IN)，采用DC005接口，其尺寸为 5.5mm x 2.1mm，它具有标准的圆形插头，直径为 5.5 毫米，插头内孔的直径为 2.1 毫米。输出范围在DC6~12V的基本都可以来给开发板供电，在耗电比较大的情况下，比如用到屏幕和网口等的时候，建议使用外部电源供电，可以提供足够的电流给开发板使用。
2024-11-07 09:14 阅读量：148
航顺芯片HK32MCU荣获2024年BLDC电机控制器行业年度领创大奖
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航顺芯片HK32MCU荣获2024年BLDC电机控制器行业年度领创大奖

　　[中国，深圳，2024年11月1日] 今日，由哔哥哔特商务网主办，《半导体器件应用》杂志承办的第24届(深圳)电机驱动与控制技术研讨会圆满举办，期间2024年BLDC电机控制器优秀企业年度颁奖典礼盛大召开。深圳市航顺芯片技术研发有限公司(以下简称“航顺芯片”)以卓越的品牌影响力和持续的技术创新行业竞争优势，斩获“年度领创大奖”。　　作为国内32位MCU先驱，航顺芯片拥有强大的研发团队，确保HK32MCU过硬的市场竞争力、丰富的产品矩阵覆盖M0/M3/M4/M7、高质量的客户群体长期信赖和选择，已经在数十个细分市场建立了绝对竞争优势，并形成稳健的生态链。　　2024年航顺芯片成绩单颇为亮眼——成功发布高性能迭代HK32F4系列MCU产品和新世代指纹传感新品HK32S0192，车规SoC：HK32AUTO39A、HK32A040和HK32A470(Cortex-M4)等系列产品成功量产并进入车规级微控制器市场。　　在工业自动化、新能源汽车、机器人、无人机、电动工具等多个领域，BLDC电机都扮演着越来越重要的角色。航顺芯片坚持聚焦高性能和高可靠的BLDC控制专用MCU研发，产品线分为无预驱、低压预驱和中压预驱三大类，均有量产产品，目前已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。　　HK32M060产品功能丰富，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。同时发布的两款SOC产品，HK32M063和HK32M064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。　　HK32M050极具性价比，产品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。　　未来，航顺芯片继续坚持明确的战略方向，在车规级SoC和高端32位MCU产品及技术上引领创新，以应对未来可能出现的技术挑战。同时，携手各行业合作伙伴，不断推动技术革新，致力于为全球客户带来更高品质的产品与服务，成为全球芯片行业的先锋。
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