解锁水泵无限可能：航顺芯片 HK32M070 赋能水泵控制

　　一、市场规模与增长

　　水泵作为关键的流体输送设备，广泛应用于生活用水、工业生产、农业灌溉、商业场所和医疗设备等领域。随着全球经济增长、城市化进程推进以及各行业的发展，水泵市场规模持续扩大。近年来，物联网、人工智能等技术的不断成熟，促使水泵智能化程度不断提高，如实现自动监测、远程控制等功能，大大提高了水泵的运行效率和便捷性，同时也推动了水泵市场的快速发展。此外，水泵节能技术受到广泛关注，采用变频调速技术的水泵可根据实际需求调整输出功率，减少能源消耗，进一步拓展了市场规模。据相关市场研究报告显示，未来几年水泵市场将保持稳定的增长态势。

　　二、市场应用

　　生活用水：在日常生活中的饮用水输送、热水循环等场景，水泵是不可或缺的设备。例如，家庭中的太阳能热水器、电热水器等需要水泵进行水循环，以确保用户能够随时使用到热水。

　　工业生产：工业领域的冷却循环系统、喷漆系统、污水处理系统等都大量使用水泵。在冷却循环系统中，水泵负责将冷却液输送到各个需要冷却的部位，保证设备的正常运行;在喷漆系统中，水泵则用于输送油漆，使喷漆过程更加均匀和高效。

　　农业灌溉：农业是水泵的传统应用领域之一，用于将水源输送到田间地头，满足农作物的生长需求。随着农业现代化的发展，智能灌溉系统逐渐普及，水泵在其中发挥着关键作用，可根据土壤湿度、气象条件等因素自动控制灌溉时间和水量，提高水资源的利用效率。

　　商业场所：酒店、商场、写字楼等商业场所的空调系统、消防系统等都需要水泵的支持。在空调系统中，水泵用于输送冷冻水或冷却水，以实现室内的温度调节;在消防系统中，水泵则负责提供足够的水压和流量，确保火灾发生时消防设备的正常使用。

　　医疗设备：在医疗领域，如血液透析机、心脏肺部旁路系统等医疗设备中，水泵用于输送液体，且对精度和可靠性要求极高，以确保医疗过程的安全和有效。

　　三、方案概述

　　航顺芯片HK32M070水泵解决方案以HK32M070 系列芯片为核心，该芯片采用ARM Cotex-M0 内核，最高主频64MHz，内置32KFLASH 和4KSRAM，具有高性能、低功耗的特点。方案通过集成多种功能模块，如高级定时器、高精度ADC、运放、比较器、电机算法加速引擎等，实现了对水泵的高效控制和精准调节。可广泛应用于各类水泵的控制场景，满足不同用户对水泵性能、节能和智能化的需求。

　　四、方案核心优势

　　高集成度与成本优势：HK32M070 内部集成了丰富的功能模块，如高级定时器带 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，减少了外部元件的使用，大幅精简板级器件，有效降低了BOM 成本。

　　高效电机控制：采用先进矢量控制算法，支持电机的毫秒级启停响应与无级调速控制，通过实时负载监测和PID闭环调节，显著提升水泵系统运行效率及动态响应性能，同时降低启动电流冲击和机械损耗，实现全工况范围内的最优能效匹配，提高水泵的工作效率和响应速度。

　　高精度信号采集与处理：芯片内置1 个 12 位高精度 ADC 转换器，ADC 转换速率高达6MSPS，支持多个通道的信号采集，并且每个 ADC 通道配置独立的结果寄存器，可实现对水泵运行参数如电流、电压、温度等的精确监测，以便及时调整水泵的工作状态，确保其稳定运行。

　　丰富的接口与通信能力：支持多种通讯接口，包括2 个串口、1 个 I2C、1 个 SPI 等，方便与上位机或其他设备进行通信，实现远程控制和数据传输，满足水泵系统的智能化升级需求。

　　高可靠性和安全性：具备过压、欠压、短路、缺相、过流、过温等多种保护功能，可有效防止水泵在异常工况下损坏，延长其使用寿命，提高系统的可靠性和安全性。

　　产品系统框图

　　水泵实物图

　　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