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華大超低功耗MCU特色

　　華大以6位MCU起家，以低功耗稱霸，華大以超低功耗性能的MCU保持國內(nèi)領(lǐng)先和國際先進(jìn)地位。主要體現(xiàn)在核心技術(shù)的3個(gè)方面：(nA)級超低待機(jī)功耗，(μS)級高速喚醒，(μA/MHz)級高能效比。華大以6位MCU起家，以低功耗稱霸，不止是具有超低待機(jī)功耗和高速的喚醒能力，還能夠真正實(shí)現(xiàn)大量物聯(lián)網(wǎng)和表計(jì)應(yīng)用產(chǎn)品超長期待機(jī)、實(shí)時(shí)響應(yīng)的高規(guī)格應(yīng)用需求能力。

華大超低功耗MCU簡介

　　華大以6位MCU起家，以低功耗稱霸，采用32bit ARM Cortex-M0+內(nèi)核，是華大超低功耗系列MCU，其容易上手的完整開發(fā)生態(tài)環(huán)境。芯片的工作時(shí)電壓范圍從1.8~5.5V的寬電壓，適應(yīng)具有多種電源電壓的系統(tǒng)，可以降低對LDO需求。存儲(chǔ)容量RAM和Flash 從8KB/32KB的組合擴(kuò)展到最大32KB/256KB的組合，滿足大多應(yīng)用上對大容量存儲(chǔ)的需求。引腳數(shù)目從低引腳的16PIN到100PIN的全覆蓋，在對芯片面積和功能要求上提供豐富的選擇。超低功耗系列MCU具有多種封裝形式，包含LQFP，TSSOP，QFN，CSP，并且同一封裝的不同系列芯片具有封裝全兼容的功能，便于客戶在產(chǎn)品上使用不同芯片型號(hào)研發(fā)，快速遷移研發(fā)。

　　華大超低功耗MCU具有多種特色外設(shè)。脈沖計(jì)數(shù)模塊PCNT、低功耗串口LPUART、低功耗定時(shí)器LPT等極大豐富和擴(kuò)展了超低功耗應(yīng)用。針對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸安全需求，芯片內(nèi)部集成了TRNG、AES、UID、CRC模塊，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸加密功能，增強(qiáng)產(chǎn)品安全特性。

　　華大超低功耗MCU有著高可靠性的產(chǎn)品品質(zhì)，ESD的HBM(人體放電)模式可達(dá)±8KV，EFT(電快速瞬變脈沖群)可達(dá)±4KV。

　　圖1中綠色部分代表該模塊可以在超低功耗模式下工作，并且可以單獨(dú)配置開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)芯片上靈活的功耗管理和優(yōu)化。

圖1 HC32L系列產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

華大超低功耗MCU擁有強(qiáng)大靈活的低功耗電氣特性

　　華大超低功耗MCU在正常運(yùn)行模式和低功耗模式下都表現(xiàn)出極佳的低功耗電氣特性，尤其是具有國際先進(jìn)的3uS快速喚醒響應(yīng)時(shí)間，特別適合應(yīng)用在需要頻繁喚醒和休眠的表計(jì)類產(chǎn)品以及無線模塊行業(yè)。下表是芯片典型的功耗參數(shù)。

表1 HC32L系列功耗

　　一般低功耗MCU都只配備低功耗定時(shí)器(LPT)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)、低功耗串口(LPUART)三個(gè)主要的低功耗模塊。華大超低功耗MCU為了更加匹配行業(yè)使用特點(diǎn)，將其它一些外設(shè)模塊也設(shè)計(jì)為在低功耗模式下工作。所有在低功耗模式下工作的外設(shè)模塊，均能夠獨(dú)立開關(guān)使用。靈活多樣的功耗管理系統(tǒng)，可以使產(chǎn)品在工作周期整體功耗達(dá)到優(yōu)化。

　　段式液晶屏驅(qū)動(dòng)(LCD)能夠在低功耗模式下工作。低功耗模式下，LCD玻璃屏保持顯示內(nèi)容，增加耗電不到1uA，無需為了省電而關(guān)閉顯示，讓產(chǎn)品保持友好的信息展示界面。

　　電壓監(jiān)測(LVD) 能夠在低功耗模式下工作。LVD有16階閾值電壓，具備遲滯功能，強(qiáng)力抗干擾，可以增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，避免一些在低功耗模式下的異常。例如受外界因素突然斷電，LVD功能可以通知MCU處理異常，將重要數(shù)據(jù)及時(shí)保存。

　　電壓比較器(VC) 能夠在低功耗模式下工作。電壓比較器可以實(shí)時(shí)對模擬信號(hào)進(jìn)行濾波和比較，同時(shí)根據(jù)比較結(jié)果可以去觸發(fā)中斷喚醒MCU處理。

時(shí)鐘監(jiān)控(CLKTRIM) 能夠在低功耗模式下工作。時(shí)鐘監(jiān)控模塊對外部的時(shí)鐘進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)遇到停振情況發(fā)生，可以觸發(fā)中斷喚醒MCU處理。

華大超低功耗MCU PCNT模塊特別說明

　　 脈沖計(jì)數(shù)器(PCNT)模塊可以對輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，支持三種脈沖模式:單通道脈沖、 雙通道正交脈沖、雙通道非交脈沖。無需軟件參與，可在超低功耗模式下正確計(jì)數(shù)?？梢灶A(yù)設(shè)脈沖計(jì)數(shù)周期數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到該周期數(shù)后觸發(fā)中斷喚醒MCU。針對表計(jì)行業(yè)以干簧管或霍爾傳感器為主的脈沖計(jì)量方式，該模塊的功能極大的降低了產(chǎn)品功耗。之前行業(yè)內(nèi)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)主要有兩種，一種是采用定時(shí)查詢IO口狀態(tài)來進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，另一種方式采用IO電平沿觸發(fā)中斷方式。這兩種方式都是通過狀態(tài)機(jī)來進(jìn)行脈沖周期的確認(rèn)和計(jì)算，需要頻繁喚醒MCU運(yùn)行軟件進(jìn)行脈沖的累計(jì)計(jì)數(shù)工作，占用系統(tǒng)資源，產(chǎn)生更多的功耗。PCNT通過內(nèi)部硬件機(jī)制針對脈沖具有脈沖超時(shí)中斷、脈沖寬度濾波功能。其中使用雙通道正交脈沖計(jì)數(shù)模式具有正反方向中斷功能。支持脈沖信號(hào)整形之后可以通過IO來觀測濾波整形后信號(hào)。PCNT模塊還具有低功耗耗定時(shí)器功能，最大定時(shí)1024秒。

圖2 PCNT外設(shè)框圖

　　信號(hào)采集流程簡要說明：S0 和S1信號(hào)經(jīng)采樣模塊后輸出 S0A 和S1A信號(hào)，采樣時(shí)鐘一般選擇RCL低速時(shí)鐘。S0A 和S1A信號(hào)經(jīng)極性選擇模塊后輸出到 S0P和S1P信號(hào)。然后S0P和S1P信號(hào)經(jīng)脈沖寬度濾波模塊后輸出S0PF和S1PF信號(hào)，同時(shí)對該信號(hào)進(jìn)行超時(shí)監(jiān)測。S0PF和S1PF信號(hào)經(jīng)單通道解碼模塊、雙通道非交解碼模塊、雙通道正交解碼模塊解碼后輸出相應(yīng)的 SIGNAL、DUAL、QUAD 信號(hào)，經(jīng)多路選擇器后輸出CKCNT信號(hào)以驅(qū)動(dòng)CNT模塊進(jìn)行計(jì)數(shù)。目前，該模塊已經(jīng)在水表上使用，相對之前的計(jì)數(shù)方式，簡單可靠，能夠有效的降產(chǎn)品功耗。

華大超低功耗MCU在表計(jì)行業(yè)的典型應(yīng)用和產(chǎn)品選型

　　HC32L110系列：低管腳系列，適用無磁計(jì)量傳感器、超聲波計(jì)量傳感器。

圖2 HC32L110系列選型表

　　HC32L130/6系列：適用于預(yù)付費(fèi)卡表，LPWAN無線表、閥控類表。

圖3 HC32L130/6系列選型表

　　HC32L170/6系列：適用于脈沖計(jì)數(shù)/無磁+NB水表(燃?xì)獗?/font>)，脈沖計(jì)數(shù)/無磁+Lora水表(燃?xì)獗?/font>)。

圖4 HC32L170/6系列選型表

　　HC32L190/6系列：適用于超聲波水表，超聲波+NB水表，超聲波+Lora水表。

圖5 HC32L190/6系列選型表

　　三種典型應(yīng)用的參考框圖：

圖3 典型應(yīng)用-預(yù)付費(fèi)卡表

圖4 典型應(yīng)用-脈沖計(jì)數(shù)/無磁+Lora水表

圖5 典型應(yīng)用-超聲波+NB水表

近年，國家發(fā)改委接連發(fā)布了關(guān)于加快建設(shè)城鎮(zhèn)智慧化改造的通知。數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施是發(fā)展最為迅速的領(lǐng)域，其中水電氣熱等行業(yè)數(shù)字終端的建設(shè)，是數(shù)字化升級和轉(zhuǎn)型最為搶占先機(jī)的領(lǐng)域，這些都依托于基于物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)和數(shù)字傳感技術(shù)的智能表計(jì)計(jì)量。

華大以6位MCU起家，以低功耗稱霸，華大半導(dǎo)體的低功耗MCU產(chǎn)品性能卓越，保持國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)地位。經(jīng)過5年多的市場耕耘，華大超低功耗MCU在超低功耗領(lǐng)域已經(jīng)擁有40%左右的市場份額。華大半導(dǎo)體將持續(xù)深耕低功耗行業(yè)領(lǐng)域，緊隨行業(yè)發(fā)展，為建設(shè)數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施貢獻(xiàn)力量。