11月16日，2023电机控制先进技术研讨会同期，电子发烧友组织的“2023年BLDC电机技术市场表现奖”年度评选活动揭晓，雅特力科技AT32F421/F4212系列微控制器荣获“2023年度电机控制器十大主控芯片”。

雅特力科技林金海代表公司领奖

此次评选活动旨在通过业界共同推荐、评选出BLDC电机行业内市场表现优秀，具有技术和创新能力的企业，最终评选出的奖项经过了电子发烧友百万级工程师的在线评选和分析师团队的客观评选。此次获奖是对雅特力产品技术及电机市场表现的高度认可，也将激励雅特力团队持续创新，追求卓越！

AT32F421/F4212基于ARM® Cortex®-M4内核，CPU运算速度高达120MHz，提供16~64KB Flash和8~16KB SRAM供选择，具有快速高效的算法能力和高性价比的价格优势，同时配备了丰富的接口资源，扩展了高速轨到轨输入/输出模拟电压比较器，内置2路运算放大器OPA（仅F4212支持），内建12-bit高速模拟/数字转换器ADC，缩短采样与转换时间，可满足电机控制在系统复杂性、实时性和智能化等方面日益严苛的要求。

AT32F421/F4212除了高效能高性价比优势，同时在电机市场应用中有着突出表现。基于雅特力AT32F421C8T7的电动两轮车电机控制应用方案，可实现三合一方案，集电控系统、动能回收系统和BMS电池管理系统于一体，真正做到电量准、续航远和骑行舒适，极大提升了该领域电机驱动器的效能，连续两年在该市场MCU年出货量超过1000万片，领跑中高阶电动两轮车电机驱动MCU市场。

11月9日，2023 BLDC电机控制器优秀企业评选暨颁奖盛典于深圳盛大举行，雅特力AT32F421系列MCU凭借出色的产品性能和优异的市场表现，荣获“2023年BLDC电机控制器行业创芯突破奖”！

雅特力科技林金海代表公司领奖本次盛典以“创新驱动，擎领未来”为主题，旨在发掘并表彰卓越的产品/方案供应商，为BLDC电机控制器行业树立标杆，推动电机行业高质量发展。获得此次荣誉不仅是对雅特力在电机控制领域创新技术和产品实力的认可，更是对其产品市场表现的肯定。

随着科技的发展和市场需求的多样化，BLDC电机控制器正朝着更加智能、节能和高效等方向发展，是当今工业自动化、电动工具、家电等领域的重要驱动部件。雅特力推出了多款适用于电机控制的MCU产品，搭配高效的电机算法库，采用专利驱控技术和先进电机控制算法，在响应速度、控制精度和稳定性等方面均具有优异水平。此外，雅特力的电机控制器还具有低功耗、高效能的特点，显著提升了电机的能效，为环保节能做出了积极贡献。

AT32F421无论在产品性能还是市场表现上都有突出成就，CPU主频达120MHz，内存为16~64KB Flash和8~16KB SRAM，外设扩展了1个高速轨到轨输入/输出电压比较器，1个采样率高达2Msps的12位15通道高速ADC，最短采样时间仅54ns，全部转换时间仅0.5ms，非常适合应用于单电阻电流采样的驱动器，可在极短的采样时间窗口正确采样，充分满足高速数据采集、混合信号处理和工业控制与电机应用需求。

雅特力持续深耕电机市场，将继续秉持创新突破的精神，进一步加强技术创新和产品研发，致力于提供更高效、更可靠、更环保的微控制器芯片，共同推动电机行业技术的广泛应用和发展。

GPIO特性

• 最大封装（64pin）具有55个多功能双向的I/O口

• 所有I/O口都可以映射到16个外部中断

• 几乎所有I/O口可容忍5V输入信号

• 所有I/O口均为快速I/O，寄存器存取速度最高f_AHB

• I/O引脚的外设功能可以通过一个特定的操作锁定，以避免意外的写入I/O寄存器

• 每个GPIO引脚都可以由软件配置成输出(推挽或开漏)、输入(带或不带上拉或下拉)或复用的外设功能端口

• 可选的每个I/O口的电流推动/吸入能力

• GPIO设置/清除寄存器（GPIOx_SCR）和GPIO清除寄存器（GPIOx_CLR）为GPIOx_ODT寄存器提供位访问能力
  

GPIO

GPIO在复位期间和刚复位后，复用功能未开启，大部分I/O端口被配置成浮空输入模式。当作为输出配置时，写到输出数据寄存器（GPIOx_ODT）上的值会输出到相应的I/O引脚。可以以推挽模式或开漏模式（仅低电平被驱动，高电平表现为高阻）使用输出驱动器。输入数据寄存器（GPIOx_IDT）在每个AHB时钟周期捕捉I/O引脚上的数据。所有GPIO引脚有一个内部弱上拉和弱下拉，它们被激活或断开有赖于GPIOx_PULL寄存器的值。

图1. GPIO基本结构

表1. GPIO配置表

GPIO toggle

AT32F425提供的I/O口均为快速I/O，寄存器存取速度最高为fAHB，所以可以看到GPIO翻转频率能够轻松达到48MHz：

图2. I/O翻转速度

IO引脚的5V or 3.3V容忍

一、标准3.3V容忍引脚（TC）

所有振荡器用到的引脚都是标准3.3V容忍引脚。

• PA9–PA12(TSSOP20封装的PA9/10引脚不具FT 5V电平容忍特性)

• PC14/PC15(LEXT_IN/OUT)

• PF0/PF1(HEXT_IN/OUT)

表2. TC引脚示例

二、带模拟功能5V容忍引脚（FTa）

ADC占用端口为带模拟功能5V容忍引脚。

• PA0–PA7

• PB0–PB2

• PC0–PC5

• FTa引脚设置为输入浮空、输入上拉、或输入下拉时，具有5V电平容忍特性；设置为模拟模式时，不具5V电平容忍特性，此时输入电平必须小于VDD+0.3V

表3. FTa引脚示例

三、带20mA吸入能力5V容忍引脚（FTf）

部分I2C占用端口为带20mA吸入能力的5V容忍引脚，用以支持I2C的增强快速模式。

• PB8–PB9

• PB13–PB14

表4. FTf引脚示例

四、5V容忍引脚（FT）

其余的GPIO都为5V容忍引脚。

表5. FT引脚示例

IOMUX

I/O复用功能输入/输出

• 大多数外设共享同一个GPIO引脚（比如PA0，可作为TMR1_EXT/USART2_CTS/I2C2_SCL/USART4_TX..）

• 而对某个具体的GPIO引脚，在任意时刻只有一个外设能够与之相连

• 某些外设功能还可以重映射到其他引脚，从而使得能同时使用的外设数量更多

选择每个端口线的有效复用功能之一是由两个寄存器来决定的，分别是GPIOx_MUXL和GPIOx_MUXH复用功能寄存器。可根据应用的需求用这两寄存器连接复用功能模块到其他引脚。

表6. 通过GPIOA_MUX寄存器配置端口A的复用功能

表7. 通过GPIOB_MUX寄存器配置端口B的复用功能

表8. 通过GPIOC_MUX寄存器配置端口B的复用功能

表9. 通过GPIOD_MUX寄存器配置端口D的复用功能

表10. 通过GPIOF_MUX寄存器配置端口F的复用功能

特殊I/O

一、调试复用引脚

• 在复位时，和复位后不像其他GPIO一样处于浮空输入状态，而是处于复用模式

• PA13：SWDIO，复用上拉

• PA14：SWCLK，复用下拉

二、振荡器复用引脚

• 振荡器关闭的状态下（复位后的默认状态），相关引脚可用作GPIO

• 振荡器使能状态下，相应引脚的GPIO配置无效

• 振荡器处于bypass模式（使用外部时钟源）时，LEXT_IN/HEXT_IN为振荡器时钟输入引脚，LEXT_OUT/HEXT_OUT可做GPIO使用

三、电池供电域下的引脚

• 电池供电域下的引脚包括PC13、PC14以及PC15，电池供电域由VDD供电。

• PC13可以作为通用I/O口、TAMPER引脚、ERTC校准时钟、ERTC闹钟或秒输出，PC14和PC15可以用于GPIO或LEXT引脚。（PC13至PC15作为I/O口的速度必须限制在2MHz以下，最大负载为30pF，而且这些I/O口绝对不能当作电流源）。
  

GPIO固件驱动程序API

Artery提供的固件驱动程序包含了一系列固件函数来管理GPIO的下列功能：

• 初始化配置

• 读取输入端口或某个输入引脚

• 读取输出端口或某个输出引脚

• 设置或清除某个引脚的输出

• 锁定引脚

• 引脚的复用功能配置

注：所有project都是基于keil5而建立，若用户需要在其他编译环境上使用，请参考AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.x\project\at_start_xxx\templates中各种编译环境（例如IAR6/7,keil4/5）进行简单修改即可。

输出模式

GPIO提供了两种不同类型的输出模式分别是，推挽输出以及开漏输出，下面是输出模式的配置示例：

输入模式

GPIO提供了三种不同类型的输入模式分别是，浮空输入、上拉输入以及下拉输入，下面是输入模式的配置示例：

模拟模式

当需要使用ADC通道作为输入时，需要将相应的引脚配置为模拟模式，下面是模拟模式的配置示例：

复用模式

1. 不论使用何种外设模式，都必须将I/O配置为复用功能，之后系统才能正确使用I/O（输入或输出）。

2. I/O引脚通过复用器连接到相应的外设，该复用器一次只允许一个外设的复用功能(MUX)连接到I/O引脚。这样便可确保共用同一个I/O引脚的外设之间不会发生冲突。每个I/O引脚都有一个复用器，该复用器具有16路复用功能输入/输出（MUX0到MUX15），可通过gpio_pin_mux_config()函数对这些引脚进行配置：

• 复位后，所有I/O都会连接到系统的复用功能0(MUX0)

• 通过配置MUX1到MUX7可以映射外设的复用功能

3. 除了这种灵活的I/O复用架构之外，各外设还具有映射到不同I/O引脚的复用功能，这可以针对不同器件封装优化外设I/O功能的数量；例如，可将USART2_TX引脚映射到PA2或PA14引脚上。

4. 配置过程：

• 使用gpio_pin_mux_config()函数将引脚连接到所需的外设复用功能(MUX)，例如配置PA0作为TMR1_EXT输入gpio_pin_mux_config(GPIOA,GPIO_PINS_SOURCE0,GPIO_MUX_4);

• 使用GPIO_Init()函数配置I/O引脚：

- 通过以下方式配置复用功能模式下的所需引脚

gpio_init_struct.gpio_mode=GPIO_MODE_MUX;

- 通过以下成员选择类型、上拉/下拉和驱动力

gpio_out_type、gpio_pull和gpio_drive_strength成员

根据上述配置过程，下面将介绍几种外设的常用配置示例。

一、USART I/O复用模式配置

二、TMR I/O复用模式配置

三、I2C I/O复用模式配置

近年全球提倡发展工业自动化之际，节能减碳意识不断加强，直流无刷电机强调更高的能源转换效率，得到了广泛的应用。电机控制方案重点在于高速实时的控制，AT32 MCU高性能运算与实时采样效率赋予了电机高效工作能力，提升了电机向量控制精确度，而在三相交流电机磁场导向控制（field-oriented control，简称FOC）的算法应用中，电机电流为不可或缺的物理量反馈信息。为满足精简电路、缩小面积与降低系统成本需求，单电阻电流采样技术的应用日益普及，仅需一个电流感测电阻和一个放大电路，无需额外校正，同时实现过流保护。AT32 MCU内建的高速高性能ADC搭配对应的电流采样电路，可进行单电阻电流采样，提高采样精确率，带来事半功倍的效果，应用于电动两轮车、滑板车、吹风机、吸尘器、吊扇、空调风机/压缩机等电机电流为数十安培以下的设备，充分满足各种应用领域对于电机精准控制需求。

雅特力开发出一套完整高效的电机控制生态系统，提供多系列适用电机控制MCU产品型号，如AT32F413、AT32F421等系列。主流型AT32F413系列采用32位ARM® Cortex®-M4F 内核，主频高达200MHz具有高效处理能力，提供64~256KB Flash和16~64KB SRAM供选择，具有丰富灵活的外设，包含1个USB、2组CAN、1个SDIO、5个UART等多种接口供选择，且提供双ADC可同时采样，当执行高频采样率的快速电流/速度/位置等控制回路计算时，使其轻松胜任、游刃有余，同时保留MCU执行余裕，提供其它程序运作，如通讯功能等，满足高速数据采集、混合信号处理、工业控制与电机应用要求。

为使单电阻电流感测所需的时间缩短，近似于多电流传感器的性能，需搭配高性能的硬件电路与仿真/数字转换器。雅特力提供超值型AT32F421和AT32F4212系列MCU，120MHz CPU 主频，16~64KB Flash和8~16KB SRAM，外设扩展了1个高速轨到轨电压比较器，1个采样率高达2Msps的12位高速ADC，转换频率可高达28MHz，最短采样时间仅54ns，全部转换时间仅0.5ms，非常适用于单电阻电流采样的驱动器，并可在极短的采样时间窗口正确采样。此外，AT32F4212在AT32F421原有基础上增加2路运算放大器OPA，简化电路设计及降低物料成本；为了降低单电阻电流采样复杂度，对内建的PWM位移做了调整，缩短电流反馈信号稳定时间与ADC采样转换时间。

低电压调变PWM向量位移示意图

此外，雅特力提供电机控制算法函数库，包含编码器、霍尔有感与无感FOC控制相关函数，可应用三电阻、双电阻、单电阻等电流反馈方式，以及包含霍尔有感与无感6-step BLDC控制相关函数。此外，配置免费的电机监控上位机软件，友好的UI界面，可实时监看电机运转参数、状态与动态显示响应波形，便于进行在线调试相关控制参数。这些功能强大的硬件开发工具包和易使用的电机控制算法软件，从方波驱动到弦波驱动、霍尔传感器的反馈到无传感器的反馈，全方位支持工程人员实现高效电机向量控制方案。

雅特力专注于32位微控制器研发与创新，全系列采用ARM® Cortex®-M4高效能或M0+低功耗内核，追求卓越的产品质量和一流服务，具有高效能、高稳定性与高可靠度的优势，成功缔造M4业界最高主频288MHz运算效能，且AT32 MCU全系列产品支持工业级工作温度范围(-40°~105°)，已成功累积多元的终端产品案例，如高速风筒、扫/拖地机、变频器、工业缝纫机、伺服电机、电竞周边产品、断路器、ADAS、T-BOX、数字电源、电动工具等终端设备应用，广泛地覆盖电机、工控、消费、商务、物联网及5G等领域。