航顺HK32F407携超强算力开启充电交流桩先享计划

　　一、规模与增长

　　随着全球新能源汽车保有量的不断攀升，充电交流桩市场规模呈现出快速增长的态势。据相关数据显示，预计到2025 年，全球新能源汽车充电桩市场规模有望达到 200 亿美元左右，2021-2025 年期间年复合增长率将超过 30%。在我国，新能源汽车的大力推广和应用，使得充电交流桩市场需求持续旺盛，越来越多的企业开始布局这一领域，推动了整个市场规模的不断扩大。

　　二、市场应用

　　(1)住宅小区：为新能源汽车车主提供便捷的充电服务，满足车辆夜间停放时的充电需求，车主可以在回家休息的同时为车辆充能，方便日常使用。

　　(2)商业场所：如购物中心、超市、写字楼等，安装充电交流桩可以吸引更多的新能源汽车车主前来消费，增加商业场所的人流量和营业额，同时也能为车主提供便利，提升商业场所的服务质量和竞争力。

　　(3)工业园区：方便园区内企业员工的新能源汽车充电，有助于提高员工的满意度和工作效率。此外，园区内的物流车辆等也可以利用充电交流桩进行充电，降低运营成本。

　　(4)公共区域：包括停车场、路边停车位等公共场所，合理布局充电交流桩可以完善城市的充电基础设施，提高新能源汽车的使用便利性，促进新能源汽车的进一步推广和普及。

　　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，能够满足充电交流桩复杂的计算和数据存储需求。基于 HK32F407 的充电交流桩解决方案，其架构主要包括以下几个部分：

　　(1)主控单元：以HK32F407 为核心，负责整个充电交流桩的控制和管理，运行各种充电算法和控制逻辑，实现对充电过程的精确控制和管理。

　　(2)充电模块：根据主控单元的指令，将交流电转换为直流电，并为新能源汽车的电池进行充电。同时，实时监测充电电流、电压等参数，并将数据反馈给主控单元。

　　(3)通信单元：具备多种通信接口，如以太网、CAN、485 等，可实现充电交流桩与云端服务器、移动终端等设备之间的数据通信和信息交互，方便用户远程监控充电状态、查询充电信息等，同时也便于运营管理人员对充电交流桩进行远程管理和维护。

　　(4)显示与操作单元：通过TFT显示屏或触摸屏等人机交互设备，显示充电状态信息、充电电量、充电费用等信息，用户可以通过按键或触摸操作进行充电参数设置、启动/ 停止充电等操作。

　　(5)保护与控制单元：根据主控单元的指令，实现对充电交流桩的过流、过压、短路等保护功能，同时控制充电模块的充放电过程，确保充电交流桩和新能源汽车在充电过程中的安全。

　　四、方案核心优势

　　(1)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充电数据，实时运行复杂的充电算法，如电池状态估计算法等，提高充电控制的精度和效率，确保充电过程的稳定性和可靠性。

　　(2)丰富的外设接口：提供了多种通信接口和外设功能，如以太网、CAN、485、UART、USB OTG 等，方便与各种设备进行连接和通信，满足充电交流桩与其他系统集成的需求，实现更广泛的应用和功能扩展。

　　(3)高精度采样与监测：具有多个12 位 ADC 通道，能够实现对充电电流、电压、温度等参数的高精度采样和监测，采样误差小，测量精度高，为准确评估充电状态和进行精确控制提供了可靠的数据基础，有效保障充电的安全性和效率。

　　(4)强大的安全与保护功能：内置硬件加密模块，如AES256、TRNG 等，可对充电数据和通信数据进行加密处理，防止数据泄露和篡改，保障充电交流桩的信息安全。同时，具备完善的保护机制，能够快速响应充电过程中的异常情况，实现过流、过压、短路等多重保护功能，确保充电交流桩和新能源汽车的安全运行。

　　(5)低功耗设计：支持多种低功耗模式，如睡眠模式、停机模式等，可根据充电交流桩的工作状态自动切换，降低系统功耗，延长设备的使用寿命，提高设备的能效比，特别适用于对功耗要求严格的公共充电场景和住宅小区等。

　　(6)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，满足充电交流桩在不同地域和气候环境下的使用需求，确保设备在高温、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

　　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