电机控制算法FOC硬件化目的是加速算法执行效率，减少CPU算力耗时，有利于缩短客户开发周期和降低客户使用上的难度，进而提高产品易用性和竞争力，国内芯片原厂已经有不少厂商走上了软件算法硬件化之路，但是硬件化势必给客户带来灵活度不足等缺点。

近日，航顺芯片新推出了一款针对BLDC电机的经济型电机驱动专用MCU芯片HK32ASPIN020，电机软件算法模块化和硬件化，将兼顾硬件化加速算法执行效率和灵活性、给客户带来灵活算法配置和高效使用CPU耗时等特点。

该芯片采用了最新一代的嵌入式32位RISC处理器，是一个低成本、超低功耗的MCU 平台，内置的Cortex®-M0 核心可与所有的ARM工具和软件兼容。

不过，同样一个算法，用全硬件实现和全软件实现的区别很大，在实现难度和效率上都天差地别，航顺这款经济型电机驱动专用MCU芯片，又会有怎样的表现呢?

01、更快的运算速度

算法硬件化的一大优势就是运算速度快，因为算法硬件化后参数的敏感性会更高，可有效提高MCU芯片运算速度。此前就有案例显示，8位MCU算法硬件化后跑出了比32位通用MCU更快的运算速度，其魅力可见一斑。HK32ASPIN020系列MCU集成航顺自研专利电机加速单元（EMACC），可用于通过磁场定向控制FOC算法控制的直流无刷电机，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，对于相同的CPU工作频率，可以支持更高的电机转速和驱动更高PWM频率。

在FOC算法模块化中，Cordic运算、Clarke变换、Park变换、反Park变换、PID算法单元、SVPWM模块耗费了CPU大量的运算时间，针对这一问题，HK32ASPIN020系列 MCU对其进行了系统的硬件化，输入Ia、Ib和Ic三相电流，通过EMACC电机加速单元运算之后，得到空间矢量脉宽调制（SVPWM）的输出：A\B\C相的PWM占空比等，从而节约FOC算法时间。

HK32ASPIN020系列MCU包含一个数据追踪器（EMACC_TRACE），本质为一个硬件化的高速串口模块。用于在电机调试过程中或者高速运行时，实时输出EMACC模块的参数，用户有4个字节用于自定义数据输出，方便用户对电机调试，经过EMACC单元处理的算法，效率提升55%。

02、更可靠性保障

算法硬件化的另一大优势则是可靠性高，算法硬件化的MCU能够提供更高的产品可靠性。

同时，用户可以根据自身条件，选择全软件算法、部分硬件化模块+软件算法，或者全硬件化，极大提高客户使用的方便性和灵活性选择，同时我们提供具有优势的软件算法，如下中电机算法原理：算法在ASPIN系列芯片有什么优势：

• 可以直接闭环启动

• 可灵活配置加速速率

• 可以堵转重启，不失速

• 可支持顺逆风启动

• 长时间堵转不丢失转子位置信息

• 支持转矩模型下限功率和转速

• 支持转速模式下限功率

• 支持功率模式下限转速

3、更集成化的电机专用芯片

此外，HK32ASPIN020系列MCU芯片集成化路线，三路（3N+3P）预驱、三路6N预驱和高压预驱等，电压范围从40V,75V,250V，650V，从低到高的不同电压等级的电机产品应用，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、风扇等应用领域。

未来可期 整机厂商更倾向于算法硬件化集成化的专用MCU

从应用角度而言，算法硬件化和集成化是受到整机厂商青睐的。相对于通用MCU而言，特定场景的专用MCU算法固化后成本更低，运算速度更快，产品可靠性也更高，优势明显。

未来，随着应用逐步推广，MCU算法硬件化集成化、产品进一步更新迭代完善，相信多模式方案提供会获得市场广泛应用，成为专用MCU的主流方案之一。

随着车联网、物联网以及万物互联概念的兴起，蓝牙通信技术的应用无处不在。蓝牙技术是一种无线数据和语音通信开放的全球规范，它是基于低成本的近距离无线连接，为固定和移动设备建立通信环境的一种特殊的近距离无线技术连接。蓝牙技术使今天的一些便携移动设备和计算机设备能够不需要电缆以无线的方式联网，进行数据交互，预计未来三年其市场需求将快速增长。

作为国内领先的32位MCU设计供应商，航顺芯片推出的基于Arm® Cortex®-M0内核、集成蓝牙4.2协议栈的无线BLE/SOC家族----HK32W020/030系列已大批量到货，两大系列产品拥有极高的性价比的同时其PIN脚兼容n*F52832，可作为替代进口产品进行快速设计。

HK32W0xx蓝牙SOC芯片集成了高性能2.4GHz蓝牙射频收发机、32位最高64MHz ARMCortex-M0处理器、512kB Flash、24KB/32KB SARM、以及丰富的数字接口。片上集成Balun无需阻抗匹配网络，无需外挂晶振负载电容，最大限度地节省BOM成本。此外，片上还集成了高效率DC/DC降压转换器以实现超低功耗，适合用于可穿戴、智能家居、物联网设备、遥控器、医疗设备、智能手表/手环、键盘鼠标等。

内部功能模块架构图

产品特点

• 完全兼容蓝牙低功耗4.2标准；

• 2.8mA接收电流，4.8mA发射电流；

• 32位Cortex-M0处理器，最高操作频率64MHz；

• 低功耗高性能2.4GHz蓝牙射频收发机；

• 集成Balun无须片外阻抗匹配网络，最大幅度减小BOM成本和硬件开发难度；

• 八通道10位1MSPS SAR ADC；

• SoC集成512kB Flash和32kB Data RAM，支持空中升级功能；

• 32MHz和32.768kHz晶体振荡器，片上集成负载电容，无需外挂负载电容，节省BOM成本和PCB面积；

• 高效率DCDC降压转换器；

• 集成快速起振64MHz和32.768kHz RC振荡器；

• 支持正交解码器；

• 支持ISO7816接口，支持红外发射和接收；

• 提供多种通信接口：

         1.Master I2C x2

         2.Master Three SPI Four-Wire SPI

         3.UART x

• 数字外设：

         1.PWM x6

         2.RTC

• GPIO功能可任何配置；

• 支持SWD在线仿真和调试；

HK32W0xx蓝牙低功耗核通过了SIG认证。完全兼容蓝牙4.2 slave控制器，HK专用底层驱动函数库,支持蓝牙全协议栈，系统架构开发方便。HK32W0xx系列支持keil、J-Link等通用的开发环境和开发工具，支持睡眠和深度睡眠两种低功耗模式，当系统进入深度睡眠时静态电流低至1uA，满足绝大部分低功耗蓝牙产品设计需求，为广大客户提供一款性价比超高的低功耗蓝牙SOC主控芯片。航顺芯片为客户提供单芯片的同时也向客户出售晶圆，尽量满足客户的各种需求。

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！

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

HK32ASPIN020X芯片特性

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。

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。

以下为基于HK32ASPINX家族芯片的应用实例：

近日，航顺芯片基于Arm®Cortex®-M0内核国内首款10nA超低功耗32位MCU -HK32L家族系列迈向批量供货阶段。

超低功耗以及产品的稳定性是HK32L家族最大的特点，航顺芯片在2017年就成功的研发出世界级的7nA超低功耗平台产品，并应用在定制化的特殊领域。正因为有了如此的硬实力，航顺芯片发展迅速，推出了多款符合市场需求，性能优越的爆款产品，其中就包括10nA超低shutdown功耗系列、业界首款1元以下32位MCU爆款系列、光模块专用系列、超低功耗蓝牙BLE/SOC系列、自主协处理支持浮点运算系列、电机驱动专用系列等。

延续此世界超低功耗平台，航顺芯片推出的HK32L家族系列超低功耗产品继承平台的超低功耗、优良工艺以及良好的稳定性，将引领Cortex®-M0内核的应用领域向特定专用行业纵深拓展，此系列MCU不光具有超低功耗的特点，同时也具有超高集成度、超高安全性等优点。

产品具有高集成度的特点

◆HK32L家族系列32位MCU 基于Arm®Cortex®-M0内核、采用最新eFLASH工艺、最高主频48M。片内集成128K

FLASH、20KSRAM、2KEEPROM 并支持ECC功能

◆HK32L家族系列内置多种通信接口：1 个USB2.0 全速 Device 接口、5 路串口（包括2个 USART、2路UART、1路LPUART）、2 路高速（最高18Mbps）SPI/I2S 和2路高速（最高1MHz）I2C。

◆HK32L家族系列拥有丰富的模拟资源。片内集成2路比较器、3路运算放大器、1路12bitDAC、支持多达16路ADC通道（支持差分输入），芯片内集成LCD-Driver,支持8*28以及4*32断码屏驱动、1个POR/PDR电路。

优秀的模拟性能

◆HK32L家族集成了硬件除法开方运算单元和可配置逻辑处理单元（CLU)，为用户提高软件处理能力和快速响应外部事件提供服务。HK32L家庭片内集成多个定时器，其中1个高级定时器，支持6路互补PWM输出，1个通用定时器，3个超低功耗定时器以及一个蜂鸣器。

这些新增丰富的资源能够更好的满足HK32L家族低功耗系列在物联网、人工智能、智慧城市、智能家庭等应用。

产品具有超低功耗

HK32L家族系列MCU 支持1.8V-4.2V以及2.7-5.5V两种宽电压供电模式，支持低功耗运行模式、Sleep模式、Stop模式、Standby模式、Shutdown模式等。

◆ Shutdown 关机模式：电流低至10nA/3.3V

◆ Standby 待机模式：关闭RTC的时候电流低至240nA/3.3V，RTC工作的时候电流低至750nA/3.3V

◆ Stop 停机模式：关闭RTC的时候电流低至500nA/3.3V，RTC工作的时候电流低至1.05uA/3.3V

◆ 低速运行模式：FLASH程序低速运行模式电流低至7uA/3.3v

产品具有极高的安全性能

HK32L家族除了内置EEPROM存储数据外，内部FLASH也支持多种安全加密，保证数据安全，有效的稳定运行

◆支持CRC计算模块，延长FLASH使用周期

◆ 支持AES128硬件加密，高级加密标准，双重保护用户数据

◆ 支持TRNG 随机数发生器，随机产生128位密钥配合随机化AES时钟

◆ FLASH支持读写保护，有效的防止FLASH数据被错误操作

◆ 支持UID软件加密，，每一个芯片都有96位唯一的UID码，可以用来进行复杂的软件加密

可移动、无人值守等物联网应用及数量更为庞大的无线传感节点及电池供电应用等，功耗和续航时间更是直接关系到产品的可行性，超低功耗MCU成核心竞争力。航顺芯片欢迎广大客户向我司申请样片或小批量测试及批量采购。