中颖 | MCU加油站

中颖电子在工规MCU产品技术积累基础上，积极布局车规MCU，加大研发投入，成功推出车规级新品SH4225，并于2023年5月通过AEC Q100认证。

至此，作为专注于MCU芯片设计和销售的高新技术企业，中颖电子顺利实现从消费级、工控级到车规级的跨越，做到相关产品线的全覆盖。

来源：中颖电子

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围观 68

前言

随着物联网技术带来的变革性影响逐步深入，智能家居、工业物联网等下游应用领域的市场需求将面临爆发式增长，市场规模快速扩大。根据IDC的调研，智能家居的出货量可能会从2021年的8.95亿上升到2026年的14.4亿

因用户规模以及生活水平的提升，我国成全球主要智能家居市场之一。2022年中国智能家居出货量2.6亿台，到2026年出货量达到5.25亿台。其中智能家电出货量将从2022年的1亿台成长到2026年的2亿台。

中颖电子自2002年开始进入家电MCU市场，与国内主要头部家电厂商建立了长期的合作伙伴。经过二十年的长期耕耘，目前已成为国产家电MCU龙头厂商，市场占有率保持领先，在小家电、白色家电的多个细分领域有着齐全的MCU产品线。

随着家电的智能化发展，对MCU的性能和资源要求不断提高，同时Wi-Fi/BLE联网也逐渐成为智能家电产品的标配功能。中颖电子在2020年正式推出了一系列基于ARM M3/M0+系列应用于家电领域的32bit MCU产品之后，因应其I-IoT（工业物联网）战略，即将于2023年底正式推出集成Wi-Fi/BLE无线联网功能的MCU，这也将是业界第一颗专门针对家电应用打造的的Wi-Fi MCU产品。接下来，本文将重点介绍这颗型号为SH87F8962的无线MCU产品。

SH87F8962相比其他传统MCU产品主要有如下特点：

一、增加了Wi-Fi/BLE无线通信连接功能，可直接满足家电智能化联网需求

二、采用双核架构，分别用于控制和通信，兼顾稳定性、高性能、低功耗和易用性

三、继承中颖工业级MCU的优秀品质，在抗EMC干扰、工作温度等各方面满足复杂的工业环境应用

四、集成了LCD/LED显示、触摸、PWM、ADC等丰富的外设资源，尤其适合家电类应用

五、采用SiP系统级先进封装工艺，集成了射频相关的外部元器件，体积极小，同时保证无线性能一致性，有效降低客户端综合生产成本

支持Wi-Fi/BLE双无线协议的无线通信功能

我们知道，现在家庭的网络基础设施当中Wi-Fi是最普及的，因此智能家电实现远程通信控制的方式基本上都是采用Wi-Fi连接无线路由器的方式。考虑到不同家电在家中拜访的位置不一样，要保证Wi-Fi通信的可靠性和稳定性，对无线收发的性能有一定要求。此外，对于用户使用而言，家电设备的Wi-Fi配网过程在过去是一个比较复杂而繁琐的过程，这是由于家电设备往往不像手机这样有着方便的显示和输入的人机交互方式。因此现在最新的智能家电都加入了BLE（低功耗蓝牙）的连接方式，通过手机APP来实现一键配网，方便且不易出错，极大的改善了用户体验。

基于上述考量，SH87F8962增加的无线通信功能模块同时支持Wi-Fi和BLE两种无线通信协议。其中无线射频模块工作在2.4G频段下，是Wi-Fi和蓝牙都能工作的ISM频带，不仅仅是节省芯片面积，更主要的是Wi-Fi在2.4G频段相比5G频段具有更好的穿墙能力，确保设备连接的稳定性。

SH87F8962的Wi-Fi部分集成了符合单流IEEE 802.11b/g/n标准的PHY、MAC和Baseband，支持HT20和H40两种带宽模式，最高可支持到150Mbps，足以满足智能家电的远程控制和数据传输需求。SH87F8962在Wi-Fi模式下发射链路的最大发射功率达到20dBm，接受链路的接受灵敏度则达到-98dBm，整体链路预算达到108dBm，有效的保证了家庭环境下的无线覆盖能力。

SH87F896的BLE部分则是集成了完全符合低功耗蓝牙5.1标准规范的PHY、Linklayer以及协议栈。支持蓝牙2Mbps通信速率，Long range长距离模式，AOA/AOD定位、以及蓝牙SIG Mesh通信协议。除了可用于Wi-Fi配网，点对点手机控制，还可以拓展到Mesh组网乃至室内定位等更复杂的应用场景。

稳定灵活的双核架构

目前市面上的Wi-Fi MCU产品基本上都是单核架构，在实现Wi-Fi或BLE通信时，芯片内核必须兼顾处理用户应用以及无线射频部分，而这两个部分物理上对资源的要求不同，且因为需要分时处理会使得任务处理时间长并增加功耗。同时对开发者来说，开发时间和工作量也会增加。因此，目前在具体应用当中，往往还是采用专用的无线芯片搭配MCU芯片的方式。

SH87F8962采用了双核架构，将应用处理与无线射频处理分开，分别是32bit ARM M3内核的主MCU系统和ARM M-Star内核的无线子系统。在设计上，主MCU系统和无线子系统的Flash和RAM资源是各自独立的，这样的设计具备上面提到的无线芯片搭配MCU芯片的两颗芯片方案的灵活性优点：

a.首先是有效保证了两个内核可以并行同时工作，效率大幅提高，双核调度协调的复杂度降低。主MCU可以专门处理用户应用相关的功能处理，而无线子系统则专门负责与连接相关的处理，彼此之间只需要少量的通信和协调控制。

b.其次是整体稳定性更有保证。当无线射频部分因为意外原因导致通信受阻或出错时可以通过主MCU进行恢复，容错能力更强，而主MCU的正常用户应用不会受到任何影响。

c.网络安全性好。MCU主系统具有Flash硬件加密机制，确保固件的安全性，而无线子系统具有专门的硬件加密引擎，支持各种主流加密算法，确保网络通信的安全性。且由于两个系统相对独立，可有效防护通过网络对主MCU系统的攻击。

d.功耗控制更加灵活。主MCU和无线子系统各司其职的同时，也可以各自休眠，尤其是Wi-Fi这种射频电流较大的模块，在休眠状态下可以极大的降低整机功耗。

e.开发自由度更高。客户可以分别安排专门负责应用开发和无线通信开发的工程师，同时进行应用开发和无线通信功能的设计，并行开发和调试的效率也明显提高。

此外，SH87F8962作为双核单颗芯片产品，成本相比双芯片方案不仅在整个系统成本上更低，在客户供应链管理方面也更加方便。

高性能、高可靠性

SH87F8962的两个内核都采用了高性能32bit ARM内核。

其中主MCU内核为ARM M3，支持72MHz最高主频，由于采用特殊结构的存储器指令加速模式，可使系统获得近乎零等待周期的高运行效率,能够同时进行更加复杂的人机交互处理如显示、触摸等任务。高效的指令执行效率以及完备的生态系统，支持家电应用从传统控制系统向网络式智能化控制系统迈进。

无线子系统则是采用了ARM Star内核，这是ARM中国推出的基于ARM V8-M指令集的新一代处理器内核，相比ARM M3的V7-M指令集架构在性能上提高20%。此外ARM Star内核还包含了DSP单元，相比ARM M3的预算性能提高10倍。因此SH87F8962的无线子系统采用ARM Star内核，且主频高达160MHz，保证了Wi-Fi/BLE通信的稳定高效，同时可以支持各种复杂的安全加密算法，有效保证了网络安全。此外，随着家电智能化的发展，AI处理需求越来越多，也能通过无线子系统这颗强大的CPU内核进行处理。

除了性能方面较中颖过往8bit MCU产品系列有着巨大的提升，SH87F8962一如既往的继承了中颖MCU坚如磐石的品质和可靠性，特别适用于对环境复杂度较高的家电/工控应用。其设计的工作温度为-40°C~105°C，完全满足工业级应用的温度范围。2.0~5.5V的宽工作电压范围，可以很好的满足家电应用乃至各类工业应用。在EMC抗干扰方面，无论是ESD还是EFT都可以达到Class 3A的级别。在新增的无线连接功能部分，经过了大量复杂环境下的连接可靠性测试，以确保在各种干扰环境下都能提供稳定可靠的通信功能。

大资源、丰富的外设模块

如同中颖其他MCU系列，SH87F8962集成了丰富的外设模块和片上资源，以及成熟的工具链和开发环境。

SH87F8962的主MCU系统CPU主频为72MHz，Flash ROM有256K，RAM为32K，丰富的外设资源包括1个8通道DMA控制器、24通道的12bit ADC、24通道的触摸按键、12x16支持256级调光的LED驱动器、8x36的LCD驱动器、8个PCA、4个PWM定时器、的4个16bit通用定时器（可级联成2个32bit定时器）、1个24bit基本定时器，以及6个UART、2个SPI、2个I2C通信接口。

SH87F8962的独立无线子系统除了提供WiFi和BLE无线通信接口，CPU主频160MHz，片上Flash有4MB，RAM为352K，QSPI接口可扩展外部Flash达到256M，以及支持AES、HASH、ECC、ECDH等各种主流加密算法的硬件加密引擎。

为了方便客户开发，中颖为SH87F8962同样提供了完整的开发资料，包括数据手册、Keil开发插件、Sinolink调试工具、参考代码等，针对无线子系统则包括专门的软件SDK、FreeRTOS等，方便客户快速上手。

高集成度、低成本

除了上述提到的SH87F8962的的众多价值，还有一个客户非常关心的重点是成本。成本也不仅仅是指芯片成本，还包括BOM、生产、测试等方面的成本。SH87F8962本身设计的集成度比较高，除了前述的单芯片双核架构，集成丰富外设之外，在无线子系统部分较传统无线芯片集成度更高。

SH87F8962的无线子系统不仅把巴伦（Balun）内置，省掉了外部巴伦，最关键的是采用先进的SiP系统级封装工艺，将其他射频相关的器件如晶振、电感、电容、电阻等全部集成到芯片内部，芯片的尺寸只有9mm x 9mm，真正做到与传统MCU几乎一样精简的外部器件。由于采用先进封装工艺，器件物料品质管理更加严格，并且在芯片出厂时经过了完整的测试，包括射频性能测试，产品无线性能的一致性得到保证，有效降低客户端的测试成本。应用上最少可以做到两层板，加上芯片的尺寸小，且没有额外的外部元器件，这也大大的降低了所需的PCB成本。并且由于PCB可以做得更小，在小型化应用有着明显的优势，可以提供客户在产品ID方面更大的创意发挥空间，提供给消费者更有吸引力的产品。

结束语

随着物联网的发展，MCU在IoT应用场景越来越多，无线MCU则是MCU未来发展的一个重点方向。品质与可靠性是中颖MCU始终追求的目标，因此中颖的无线产品长期定位是I-IoT（工业物联网），而与工业应用最接近的其实是家电应用。家电始终都是中颖MCU重点耕耘的领域，每年都会保持高比例的研发投入和推出新的MCU产品。家电智能化趋势已经形成，因此中颖在I-IoT MCU产品线上的第一颗产品就是针对智能家电应用推出的SH87F8962。并且随着拓展的更多细分家电应用，中颖还会推出更多的无线集成的MCU。持续保持中颖MCU在家电领域的优势，给客户提供综合成本更优、性能和品质更好的无线MCU产品系列，同时提供一如既往成熟的开发环境和良好服务。

来源：中颖电子

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围观 71

1、关于复位

说到复位，我们都不会陌生，对于一个MCU系统，复位电路是必不可少的一部分。复位的种类有很多：上电复位、低电压复位、引脚复位、看门狗复位、软件复位等等。本文说的内核复位是软件复位的一种。

Cortex-M3内核芯片提供了两种软件复位，分别是系统复位和内核复位，而Cortex-M0+内核芯片只提供了系统复位，内核复位不支持，只能软件模拟。

2、系统复位和内核复位的区别

内核复位：只复位内核处理器,而不复位外设如GPIO、Timer、UART、Flash等的寄存器。

系统复位：既复位内核处理器，又复位外设寄存器。

下面分别是Cortex-M3和Cortex-M0+的应用程序中断及复位控制寄存器（AIRCR）配置图，从图中可以看出，置位AIRCR寄存器中的SYSRESETREQ位（位偏移：2），即可实现系统复位；置位VECTRESET位（位偏移：0），即可实现内核复位。Cortex-M0+中没有VECTRESET的定义，故不支持内核复位。本文会介绍一种软件模拟内核复位的方法。

图1 Cortex-M3 应用程序中断及复位控制寄存器(AIRCR)

图2 Cortex-M0+应用程序中断及复位控制寄存器(AIRCR)

系统复位在ARM官方的库文件中都有提供相关的函数，用户直接调用即可。官方给出的系统复位函数定义如下所示：

内核复位在ARM官方的库文件中没有相关的函数，需要用户自行编写。Cortex-M3的内核复位函数编写如下：

3、软件模拟内核复位的方法

内核复位在某些特殊应用下，如OTA升级时，往往会被用到。此时，不希望复位外设，只需要程序从头开始跑即可。以中颖M0+内核芯片为例，在启动配置章节有介绍到，用软件模拟内核复位来使运行在引导区的程序改由从用户代码区启动。

中颖M0+内核芯片从复位中退出时，会首先读取向量表中（从地址0x00000000开始，见图3）的头两个字。第一个字为主栈指针（MSP）的初始值，而第二个字则为决定程序执行起始地址（复位处理）的复位向量。该复位流程可以用软件去模拟，图4是软件模拟内核复位的C语言源码。

图3 向量表

图4 软件模拟内核复位的C语言源码

图4源码中，第1行定义了函数指针类型，取名为“FUNC_CALL”；第2，3行申明了两个变量，分别是无符号整型变量main_pgm和函数指针类型变量func；第5~20行定义了一个函数，取名为__NVIC_CoreReset()，该函数可以实现对MSP装载复位初始值，并使程序跳转到复位向量处开始执行，进而模拟了内核复位。

函数__NVIC_CoreReset()中，第9行调用了ARM官方库文件中的函数（见下图），将存储器0x0地址处的值赋给了寄存器MSP，实现了MSP复位初始值的装载；第10行是将存储器0x4地址处的值赋给变量main_pgm；第11行是将变量main_pgm强制转换成函数指针类型并赋给func；第12行调用函数func()，最终使程序跳转到了存储器0x4地址存储的复位向量处运行。

用户需要内核复位时，在程序中直接调用图4中定义的函数__NVIC_CoreReset()即可。

4、总结

综上所述，本文提供了一种软件模拟内核复位的方法，通过调用自定义函数__NVIC_CoreReset()即可实现内核复位，给出了该函数的C语言源码，用户直接在自己程序中加载即可使用。该方法弥补了CortexM0+芯片没有自带内核复位功能的不足。

来源：中颖电子（作者：余为国）

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围观 169

SH32F205主要特性

内核：32位ARM Cortex-M3

120MHz工作频率，核心代码可加载至C-RAM全速运行

提供Pre-fetch指令预取和I-Catch跳转指令、D-Catch数据文字池缓存功能

集成数学运算协处理器(MACP)

硬件CORDIC协处理器，支持三角运算和坐标变换

硬件IQ除法器，支持64/32除法运算

电机专用SVPWM引擎，支持五段式和七段式两种模式

存储器

最高256K字节FLASH程序存储器

8K字节SRAM+16K字节C-RAM（可作为Code Ram或DataRam）

时钟、复位和电源管理

2.4V～5.5V单电源供电

上电复位(POR)、掉电检测(BOD)、低电压复位(LVR)

硬件独立看门狗(IWDT)、窗口看门狗(WWDT)

内嵌8MHz RC振荡器，和内置PLL配合，可实现主时钟常温0.2%/全温度范围1%精度

支持外置4M～16MHz晶体振荡器/陶瓷振荡器

时钟安全监控（CSM）

3个独立的12位高速模数转换器（ADC1/ADC2/ADC3），2M SPS最高采样速率
1个DMA控制器，8个独立的DMA通道，支持内存到内存、内存到外设、外设到内存传输
最多79个快速GPIO端口，任何一个GPIO都可映射为外部中断输入
2个专用电机控制模块（MCM1/MCM2）

提供2套6路PWM输出，16位分辨率，支持互补或独立模式，输出极性可单独控制

支持单次计数模式，边沿对齐模式，中心对齐模式，带死区产生逻辑及故障自动检测功能

PWM周期内可设置多个时刻硬件触发ADC功能，支持MCM同步输出、硬件相移和逐波限流功能

4个16位通用PWM定时器（GPT0/GPT1/GPT2/GPT3）
4个16位基本定时器/计数器（TIM5/TIM6/TIM7/TIM8）
通信接口

3个通用异步串行口（UART1/2/3）

2个独立串行外设接口（SPI1/2）

1个独立两线串行接口（TWI）

丰富的片上模拟模块（AMOC）

3个高带宽模拟放大器

3个高速模拟比较器内部温度传感器，支持校准操作

内部基准源，可作为ADC转换基准，也可产生多级比较基准电平

CRC代码校验、CRC数据传输校验；SRAM的March-C/March-X检测算法
96位芯片唯一识别码
标准SWJ烧写/仿真接口
工作环境温度：-40℃～+105℃

SH32F205框图

硬件系统—主芯片

PMSM无传感器矢量控制

全维状态观测器—状态方程

全维状态观测器—自适应观测器

低频振动抑制-前馈电流补偿

低频补偿方案—机械角度(两对极)

低频补偿方案—控制流程

低频补偿方案—自动补偿

低频振动数据

低频电流波形-10Hz

单电阻采样方案—移相

单电阻采样方案—控制流程

单电阻采样电流波形

弱磁方案实现

最优电流方案实现

死区补偿方案实现

压缩机三相电流波形-60Hz

压缩机三相电流波形-90Hz

压缩机控制波形-启动

压缩机控制波形-负载突变

有源PFC功率因数校正

PFC方案实现1

PFC方案实现2

交流输入侧波形（PFC）

交流输入侧波形（电压突变）

直流风机电流波形

集成直流风机控制方案

电子膨胀阀控制—步进电机控制方案

使用MCU的四个I/O口实现步进电机的四相八拍控制，无需细分；
驱动部分使用ULN2003，提升驱动能力

保护与安全策略

降频

调制度保护--输出电压超出逆变器最大电压
过转矩保护--负载转矩超出最大转矩范围

报警停机

失速保护—转速高，Iq控制到0
失控保护—反馈转速和实际转速差值大
堵转保护—观测器无输出，失步
短路保护—IPM模块保护
过流过压保护
温度保护

控制板实物图

空调实验室测试环境

来源：中颖电子

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围观 95

EEPROM（Electrically Erasable Programmable readonly memory）是指带电可编程只读存储器。是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。

中颖Flash型MCU都集成有EEPROM，EEPROM用来存放用户数据。EEROM大小可以通过option（代码选项）选择0~4K不等。EEPROM按照扇区进行划分，每个扇区的大小512字节（较早的产品，每个扇区大小256字节），最多支持8个扇区。

中颖的EEPROM编程/擦除次数：至少100000次

中颖的EEPROM数据保存年限：至少10年

中颖EEPROM的操作原则：

1 必须关闭所有中断

如果在操作EEPROM期间，不关闭中断，可能会导致程序跑飞或者其它异常情况；中颖MCU要求对于EEPROM的擦除和编程，需要按照规定关闭所有中断(EA=0)，等到编程完成后再打开中断。

2 如何访问EEPROM

中颖芯片对于EEPROM的读、擦和写都是通过寄存器FLASHCON的FAC位置1来操作。当FAC=0时，MOVC指令或者SSP功能访问Main Block区域;当FAC=1时，MOVC指令或者SSP功能访问类EEPROM区域或信息存储区。

3 操作EEPROM前，清WDT

在对EEPROM的操作前，清WDT,保证操作期间不溢出

4 抗干扰

同时，为了抗干扰，防止误操作，EEPROM编程可以参考如下例程：

uchar ssp_flag；

voidEEPromSectorErase(UCHAR nAddrH)// 扇区擦除
{                                                                                                    

  ssp_flag= 0xA5;

  _push_(IEN0);//中断控制压栈

  IEN0&=0x7F;//关总中断   

  FLASHCON = 0x01;  //访问EEPROM区

  RSTSTAT = 0;    //清WDT                                                      

  XPAGE= nAddrH<<1 ;                                                  

  IB_CON1   = 0xE6;  

  IB_CON2   = 0x05;

  IB_CON3   = 0x0A;

  IB_CON4   = 0x09;     

  if(ssp_flag!=0xA5)//增加flag判断，增强抗干扰

   goto Error;

  IB_CON5   = 0x06;

  _nop_();                              

  _nop_();

  _nop_();  

 Error:

 ssp_flag= 0;

 IB_CON1= 0x00;

 IB_CON2= 0x00;

 IB_CON3= 0x00;

 IB_CON4= 0x00;

 IB_CON5= 0x00;
            
  FLASHCON= 0x00;//切回FLASH区

 _pop_(IEN0);//恢复总中断

}

 voidEEPromByteProgram(UCHAR nAddrH,UCHAR nAddrL, UCHAR nData)  // 扇区编程

{

  ssp_flag= 0x5A;

  _push_(IEN0); //中断控制压栈

  IEN0&=0x7F;//关总中断

  FLASHCON= 0x01; //访问EEPROM区

  RSTSTAT = 0;    //清WDT

  XPAGE= nAddrH;                                                  

  IB_OFFSET= nAddrL;

  IB_DATA= nData;  // 烧写内容

  IB_CON1   = 0x6E;

  IB_CON2   = 0x05;

  IB_CON3   = 0x0A;

  IB_CON4   = 0x09;

  if(ssp_flag!=0x5A) //增加flag判断，增强抗干扰

  goto Error;
                       
  IB_CON5   = 0x06;
             
  _nop_();

  _nop_();

  _nop_();

  _nop_();

 Error:

 ssp_flag= 0;

 IB_CON1= 0x00;

 IB_CON2= 0x00;

 IB_CON3= 0x00;

 IB_CON4= 0x00;

 IB_CON5= 0x00;

 FLASHCON= 0x00; //切回FLASH区

 _pop_(IEN0); //恢复总中断

来源：中颖电子（作者：丁晓明）

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围观 323

随着人们对生活品质要求的逐渐提升，各种能带来舒适体验的变频家电陆续走入家庭，这其中，变频冰箱以其更好的制冷效果和更稳定的温度控制，迅速取代了定频冰箱成为家庭新购入家电的首选。显而易见的，冰箱压缩机的变频控制方案成为这种优势体现的核心要素。

本文以中颖SH79F2201为例介绍中颖变频冰箱压缩机方案，该方案经过长时间的量产检验，目前已服务于各品牌厂商；同时，SH79F2201变频冰箱方案也是中颖变频冰箱系列方案中的基础方案，其他更多或更高要求的方案也均是在此基础上进行了扩展和升级，如您感兴趣，可直接联系中颖电子。

一、主控芯片简介

1.1 SH79F2201的引脚图：

1.2 SH79F2201的主要特性：

● 基于8051指令流水线结构的8位单片机

- 最高84MHz系统工作频率

● 集成算术协处理器

（MDU+CORDIC+SVPWM）

- 单周期32bit硬件移位单元
- 单周期16 X 16bit硬件乘法
- 9周期32 / 16bit硬件除法
- 单周期32bit+32bit加法
- 硬件CORDIC协处理器（圆函数）
- 两套操作数结果寄存器组可切换
- Q格式数据乘法/除法自动移位
- 可选带饱和的乘加运算
- 带移相功能的SVPWM生成支持五段式和七段式
- 可硬件实现FOC算法所需的低通滤波、PI控制和坐标变换

● Program ROM（Flash）：32K字节

● Program RAM: 8K 字节

● Data RAM：1.5K字节

● 类EEPROM：最大1K字节

● 工作电压：

- fSYS=128K-84MHz，VDD=2.4V- 5.5V

● 高频振荡器：

- 内部RC高频振荡器：8MHz（全范围1%精度）

- 内部集成无需外接电容的PLL，最高输出84MHz

● 低频振荡器：内部RC低频振荡器：128KHz

● 37个CMOS双向I/O管脚

● I/O内建上拉电阻

● 3个16位定时器/计数器T2/T3/T4

● 三路捕捉功能，保存捕捉触发条件下的捕捉定时器值

● 脉冲宽度调制模块（MCM）

- 8路（4对）16位PWM输出，每对PWM支持互补或独立模式，输出极性可单独控制

- 3种计数模式，单次计数模式，边沿对齐模式，中心对齐模式（中心对齐互补模式下支持对称和非对称波形）

- 带死区产生逻辑及故障检测功能

- PWM周期内可设置多个时刻硬件触发ADC功能

- 可设置后分频系数

- PWM管脚顺序可选（代码选项）

● 中断源：

- 定时器2/3/4

- 外部中断2、3

- 捕捉中断0/1/2

- ADC

- EUART0、1，SPI

- PWM周期，归零和占空比中断

- 模拟比较器1/2

- PWM4周期中断

● 10+3通道12位1M sps高速模数转换器（ADC），自动触发ADC功能，12通道转换结果缓冲功能

● 内建多输入模拟施密特比较器器CMP1（可使用AVDD分压值作为比较基准）

● 内建两个高速模拟放大器OP1/2，OP2可当作多输入比较器CMP2使用

● 2套增强型UART：UART0、UART1

● 1路8bit无死区PWM输出PWM4

● SPI接口（主/从模式）

● 双线串行接口TWI（主模式）

● 内建的低电压复位功能（代码选项）

- LVR电压1：4.1V

- LVR电压2：2.5V

CPU机器周期：

- 1振荡周期

● 看门狗定时器（WDT）

● 内建振荡器预热计数器

● 低功耗工作模式：

- 空闲模式

- 掉电模式

● Flash型

● 40位可读MCU识别码

● 工作环境温度-40～+105℃

● 单线仿真接口（同时支持四线仿真接口）

1.3 SH79F2201的框图：

二、SH79F2201变频冰箱方案

2.1 基本特性：

–PLL锁相环位置估计算法

–弱磁及最优电流控制

–154V~264V电压范围

–-5度~43度环温范围

–单电阻采样算法

–内置运放实现差分放大及采样

–内置比较器完成硬件过流保护

–过压/欠压，堵转/失步，过温/过载，缺相保护

–集成度高，低BOM成本

2.2 整体方案框图：

*上述方案为单变频板，功率器件选用IPM或HVIC+IGBT均可

2.3 无感FOC算法框图

变频冰箱方案为速度控制，因此上述双闭环控制为基本算法框图，其中观测器使用全维反电势观测器或磁链观测器结合PLL跟踪电机速度及角度，如下：

反电势自适应观测器

锁相环

2.4 单电阻采样方案

压缩机变频控制主流均采用单电阻采样，节省BOM成本，一致性好

- 载波5K
- PWM计数归零时刻进入中断，增计数时读取ADC两次触发电流并解耦，完成
FOC计算下一周期占空比及采样点；
- 满周期时刻更新占空比及采样点
- 半个载波周期内计算完成，电流控制延时最小

2.5 移相策略

由于单电阻采样需要在有效矢量期间进行，当有效矢量宽度无法满足最小采样窗口是，常规需要对PWM波形做移相处理。由于SH79F2201的协处理器集成了SVPWM波形生成以及对PWM波形的饱和及移相的硬件运算，因此在PWM波形生成的部分节省了很多软件开销。使用SH79F2201完成一次FOC算法中从UdUq到SVPWM直到移相波形生成，总体执行时间少于3us。

2.6 软件框图

2.7 电流波形及长周期一致性

2.8 原理图及PCB实物

来源：中颖电子
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围观 169

中颖MCU普通LED模块（非恒流）提供了两种LED驱动模式：亮灭模式、调光模式。两种模式的功能及使用方法简介如下：

1、模式1：亮灭LED模式

当LED驱动器工作在亮灭LED模式时，每一个LEDRAM位控制一个LED灯，当LEDRAM位为0时，LED熄灭，当LEDRAM位为1时，LED点亮；在LED一帧或者一个COM扫描结束后，LED驱动器对应的中断标志位LEDIF或者COMIF标志位置1。

下面给出Mode1下，LED配置方法及其RAM的刷新流程。以需要显示的LED帧频200Hz (5ms)为例，当LED为5 COM且系统时钟为RC 24MHz 时，COM扫描宽度控制寄存器配置值按如下方式计算：

LED帧频200Hz(5ms)，5COM à 单COM的扫描时间T_B = 1ms

T_B= T_SYS * 256 * DISCOM (系统时钟RC 24MHz) à DISCOM = 94 (5EH)

注：T_SYS为系统时钟周期；DISCOM为COM扫描宽度控制寄存器。

LED模块配置及数据刷新流程如下：

a.配置好LED模块各个寄存器参数（工作模式、COM宽度、死区宽度、COM/SEG引脚）。

b. 写入COM周期内的SEG波形数据(即LED RAM数据)；

c. 开启LED模块（在开启LED模块前，可根据需求选择是否使能LED 中断）；

d. LED扫描过程中，根据实际需求对显示数据（LED RAM）进行刷新。

2、模式2：调光LED模式

当LED驱动器工作在调光LED模式时，每一个LEDRAM byte控制正在扫描的COM周期内SEG的占空比；该占空比总共可以256档可选；当LEDRAM byte为0xff时，SEG输出最大占空比，当LEDRAM byte为0x00时，SEG输出最小占空比；当LEDRAM byte为0x00~0xff中间值时，SEG输出相对应的占空比；

在Mode2模式下，LED COM中断使能的情况下，LED模块使能后会立刻开始显示第一个COM的数据（亮度），同时产生一个COM中断。因此，在开启LED 功能前，必须设置好第一个COM周期内的SEG数据；在启动LED功能后，会立刻进入LED COM中断，需在LED中断中改写第二个COM周期的SEG数据SEGXduty(X=0~16)。如果不修改，则第二个COM会显示上个COM周期的波形。以此类推，到一帧(LEDIF=1)结束。一帧最后一个COM中断来临时，填写下一帧的第2个COM的SEG 的波形。

下面给出Mode2下，LED配置方法及其RAM的刷新流程。以需要显示的LED帧频200Hz (5ms)为例，当LED为5 COM且系统时钟为RC 24MHz 时，
COM扫描扫描宽度控制寄存器配置值按如下方式计算：

LED帧频200Hz(5ms)，5COM à 单COM的扫描时间T_B = 1ms

T_B = T_SYS * 256 * DISCOM (系统时钟RC 24MHz) à DISCOM = 94 (5EH)

注：T_SYS为系统时钟周期；DISCOM为COM扫描宽度控制寄存器。

LED模块配置及数据刷新流程如下：

a.配置好LED模块各个寄存器参数（工作模式、中断允许位、COM宽度、死区宽度、COM/SEG引脚）。

b. 写入第1个COM周期的SEG波形数据(LED RAM)；

c. 使能LED COM、中断允许位及总中断允许位后，开启LED模块；（与a中所配置的中断允许位不是一个）

d. 开启LED模块后会立刻进入COM中断程序，在COM中断中写入COM2周期的SEG波形数据；清除中断标志位。

e. 等待下一个COM中断来临时（COM1中断），写入COM3周期的SEG波形数据；

f. 重复步骤e，在COM n 中断程序中，配置COM n+2周期的SEG波形数据；

g. 在1帧中的倒数第二个COM中断程序中写入下一帧的COM1周期的SEG波形数据。

来源：中颖电子-陆梦云
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围观 79

随着人们对物质文明追求的提高，越来越多人对居住环境的要求也越来越高，尤其伴随着80、90后逐渐成为电器产品消费的中坚力量，手持式的清洁工具进入了他们开始独立生活的首选名单，而手持式吸尘器价格亲民，操作方便，愈加得到人们的青睐。

据统计，欧美国家地区占全球吸尘器销售量达63%,而亚洲地区仅占7%。我国覆盖率现阶段仅为11%,而像美、日市场均接近于饱和状态，故我国的市场经营规模还未开启，如按照必须品的覆盖率(>90%)预计，吸尘器的潜在性自销总量就超出四亿台。故而未来几年吸尘器仍具有广大的市场空间。

与传统电机控制方案相似，目前市面吸尘器控制方案分为六步无感方波驱动和无感FOC驱动两种，由于FOC驱动方式对吸尘器电机的平稳性、能效比均有较好的提升，实测数据显示FOC驱动方式效率能比方波驱动方式提高2~3个百分比以上，这使得无感FOC的驱动方式越来越普遍。

基于中颖SH79F2211的无感FOC方案，是十分适合手持式吸尘器应用的一款方案，主控MCU集成前置Driver，使得外围元器件更加简洁，PCB板更加精巧；无感FOC采用成熟的SMO+PLL观测器，能快速的获取电机转子实时位置，做到高精度的FOC控制，大大提升了电机的控制效率。

1. 主控芯片简介：

SH79F2211是一款48Pin内置预驱的MCU，有TQFP和QFN两种封装形式可供选择：

SH79F2211的引脚图：

图1、SH79F2211管脚分布图

SH79F2211的主要特性：

基于8051指令流水线结构的8位单片机

- 最高84MHz系统工作频率

集成算术协处理器（MDU+CORDIC+SVPWM）

- 单周期32bit硬件移位单元

- 单周期16 X 16bit硬件乘法

- 9周期32 / 16bit硬件除法

- 单周期32bit+32bit加法

- 硬件CORDIC协处理器（圆函数）

- 两套操作数结果寄存器组可切换

- Q格式数据乘法/除法自动移位

- 可选带饱和的乘加运算

- 带移相功能的SVPWM生成支持五段式和七段式

- 硬件实现FOC算法所需的低通滤波、PI控制和坐标变换

集成三相全桥MOSFET/IGBT 门极驱动

- 栅极浮动电压最高250V

- HO高端输出与MCU高端输入同相

- LO低端输出与MCU低端输入反相

- 驱动能力+1.2A/-1.4A

- 内置保护逻辑，防止上下桥直通

- 内置驱动电源VCC/浮动电源VBS欠压保护

- 集成VCC/VBS欠压保护功能，输出关闭

集成15V开关电源稳压器（DCDC1）

- 3种计数模式，单次计数/边沿对齐/中心对齐模式

- 带死区产生逻辑及故障检测功能, 可设置后分频系数

- PWM周期内可设置多个时刻硬件触发ADC功能

- PWM管脚顺序可选（代码选项）

中断源：

- 定时器2/3/4

- 外部中断2、3

- 捕捉中断0/1/2

- ADC

- EUART0、1，SPI

- PWM周期，归零和占空比中断

- 模拟比较器1/2

- PWM4周期中断

10+3通道12位1M sps高速模数转换器（ADC），自动触发ADC功能，12通道转换结果缓冲功能
内建多输入模拟施密特比较器器CMP1（可使用AVDD分压值作为比较基准）
内建两个高速模拟放大器OP1/2，OP2可当作多输入比较器CMP2使用
集成5V线性稳压器（LDO5）

-输入电压7～18V（典型为DCDC1输出15V）

-输出电压5V(常温:±2%)

-输出电流：最大100mA

-集成短路保护功能

Flash ROM：32K字节
RAM：1.5K字节
类EEPROM：2048字节
MCU工作电压：f_OSC=400k -84MHz，V_DD= 2.4V - 5.5V

高频振荡器：

- 内部RC高频振荡器：8MHz（全范围1%精度）

- 内部集成无需外接电容的PLL，最高输出84MHz

低频振荡器：内部RC低频振荡器：128KHz
最多27个CMOS双向I/O管脚
I/O内建上拉电阻
3个16位定时器/计数器T2/T3/T4
三路捕捉功能，保存捕捉触发条件下的捕捉定时器值
脉冲宽度调制模块（MCM）
- 8路（4对）16位PWM输出，每对PWM支持互补或独立模式，输出极性可单独控制
2套增强型UART：UART0、UART1
1路8bit无死区PWM输出PWM4
SPI接口（主/从模式）
双线串行接口TWI（主模式）
内建的低电压复位功能（代码选项）

- LVR电压1：4.1V

- LVR电压2：2.5V

CPU机器周期：

- 1振荡周期

看门狗定时器（WDT）
内建振荡器预热计数器
低功耗工作模式：

- 空闲模式

- 掉电模式

Flash型
40位可读MCU识别码
工作环境温度-40～+105℃
单线仿真接口（同时支持四线仿真接口）
封装：

- TQFP48 / QFN48

SH79F2211内部方框图：

图2、SH79F2211内部方框图

以上可知，SH79F2211硬件资源强大，运算高效，特别适合单电阻无感FOC方案。目前中颖无感FOC吸尘器最高电转速能做到150000RPM以上，电机效率达到50%以上，软件程序调试方便快捷，可以轻松胜任目前市面上绝大多数手持式吸尘器的应用要求。

二、电机控制算法简介：

1）无感方案框图：

基于中颖SH79F2211的单电阻无感FOC观测器方案采用成熟的全维SMO+PLL方案，算法响应速度快，实时跟踪精度高，参数配置简单，可直接闭环启动：

图3、中颖无感FOC控制框图

电机的αβ 坐标系下的状态方程

反电动势观测器方程

速度观测器方程

2）单电阻硬件移相：

为节约成本及占用更小的PCB布局面积，电机的电流采样通过单电阻实现，但转子在某些位置会使得单电阻采样进入非观测区，此时，F2211内置的硬件饱和移相功能会自动调整PWM波形进而实现电流采样重构：

图4、F2211硬件饱和移相功能

3）弱磁策略：

吸尘器在实际工况中，往往会被部分异物堵住进风口或滤网，此时为保证吸尘器的吸力足够，通常需要通过弱磁手段提高电机的转速，保证恒功率控制的要求：

图5、F2211弱磁策略

4）F2211方案原理图：

F2211内置预驱，所以外围电路十分简单，这使得PCB板面积更小：

图6、F2211吸尘器方案原理图及实物图

5）F2211方案静止启动波形：

图7、吸尘器方案启动波形

6）F2211方案连续断电顺风启动波形：

图8、吸尘器连续掉电顺风启动波形

7）F2211方案稳定运行波形：

图9、吸尘器方案稳定运行波形图

8）F2211方案150000RPM波形：

图10、吸尘器最高电频率波形图

9）F2211方案效率实测数据：

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围观 183

中颖MCU集成有触摸模块。触摸分为两大类。一类触摸需要外接电容C，另一类无需外接电容C。

本文主要介绍有C系列触摸使用方法。

有C系列的触摸应用框图如下所示，外接10nF-100nF之间的电容C1即可实现触摸检测功能。

图1-1 Touch应用框图

如图1-2所示为Touch应用参考原理图，主要由以下几个部分组成：

图1-2 Touch应用原理图

仿真调试：

1）仿真接口ISP ：VDD，SWE，GND

2）参数调试UART接口P1：VDD，RX，TX，GND

为方便开发，建议预留仿真及参数调试接口，可通过中颖提供 “STouch”软件观测触摸检测数据观测软件。

触摸电路：

1）外接触摸电容C1。选择nF级（103,223,333,473等）电容 (材质X7R等常规电容即可，对温度范围要求较广的场合例如-30℃建议使用NPO电容)。

2）触摸引脚根据实际需要可增加或删减按键个数。在触摸口可调整的情况下，建议与高频IO口（SPI/I2C/UART等）隔开，以便于PCB走线。

电源电路

3）触摸引脚与PAD之间串一个1~4.7K的抗干扰电阻（建议选择4.7K）。

电源电路：

电源需要接大小电容滤波，推荐为100uF+100nF+100nF，100nF靠近电源输入端，100uF+100nF靠近IC，电源上面越多的电容，抗干扰能力越强。

图1-3 滤波电容放置

PCB布板注意事项：

为了触控效果达到最佳，除了要遵循通用的布线规则之外，在PCB设计上有一些参考建议，请使用者画板时注意。

1）外接触摸按键电容C1，串联电阻靠近MCU引脚，可增强抗干扰。

图1-4外接电容C与抗干扰电阻位置

2）尽量将按键线与按键线之间以及按键线与其它走线之间的间距拉开，并行距离不能小于20mil，越大越好。

图1-5 线间距

3）由于电容式触控按键属于高阻抗特性，容易受到高频信号源（SPI/I2C/UART/PWM/LED等）干扰，因而尽量避免高频信号线接近按键走线，感应盘到触摸芯片的连线不要跨越强干扰、高频的信号线。在无法避免的情况下，两者垂直走线。如果PCB受限一定要并行走，需要里面加GND线隔离。

图1-6 触摸按键走线与其它高频信号走线

4）按键与IC脚之间的信号线尽量不要靠近PCB板边，板边的干扰会较大，且人手容易接触到板边。如果为双面板，触摸按键的走线位于PCB上与触摸按键不同的一面可减少手指接触走线的影响。

5）触摸按键传感器下面不能走其它触摸按键的走线。

图1-7 触摸按键走线

软件配置：

1）中颖提供完整的高抗干扰性触摸库，用户只需进行简单的参数配置即可实现正常的触摸及功能。

2）中颖“STouch”软件可用于触摸数据观测以及校准等（需与触摸库配合使用）。

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围观 258

随着锂电池应用越来越普及，市场上手持式电动工具也越来越多，目前手持式电动工具以有刷或有感方案为主，然而无刷无感方案因其诸多优点，市场占比不断提高，未来成为主流是大概率事件。

不过，某些类型的电动工具目前的无感化方案使用体验与有感方案差异较大，主要是因为无感方案大都基于反电动势来估计转子位置，在启动性能上不及有感方案；在堵转、受迫倒转等情形下则无法工作，只能停机。

以此为契机，中颖独立自研了基于SH79F2204的无感电动工具方案，利用与转速无关的凸极效应，很好的解决了上述问题。力求使无感方案与有感方案拥有几乎相同的体验。（受迫倒转的解决算法已申请发明专利。）

一、主控芯片简介：

SH79F2204的引脚图：

SH79F2204的主要特性：

基于8051指令流水线结构的8位单片机

- 最高48MHz系统工作频率

集成算术协处理器（MDU+CORDIC+SVPWM）

      - 单周期32bit硬件移位单元
      - 单周期16 × 16bit硬件乘法
      - 9周期32 ÷ 16bit硬件除法
      - 单周期32bit+32bit加法
      - 硬件CORDIC协处理器（圆函数）
      - 两套操作数结果寄存器组可切换
      - Q格式数据乘法/除法自动移位
      - 可选带饱和的乘加运算
      - 带移相功能的SVPWM生成支持五段式和七段式
      - 可硬件实现FOC算法所需的低通滤波、PI控制和坐标变换

Program ROM（Flash）：32K字节
Program RAM: 8K 字节
Data RAM：1.5K字节
类EEPROM：最大1K字节
工作电压：

- fSYS=128K-48MHz，VDD=2.4V- 5.5V

高频振荡器：

- 内部RC高频振荡器：8MHz（全范围1%精度）
- 内部集成无需外接电容的PLL，最高输出48MHz

低频振荡器：内部RC低频振荡器：128KHz
30个CMOS双向I/O管脚
I/O内建上拉电阻
3个16位定时器/计数器T2/T3/T4
三路捕捉功能，保存捕捉触发条件下的捕捉定时器值
脉冲宽度调制模块（MCM）

- 8路（4对）16位PWM输出，每对支持互补或独立模式，输出极性可单独控制

- 3种计数模式，单次计数模式，边沿对齐模式，中心对齐模式（中心对齐互补模式下支持对称和非对称波形）

- 带死区产生逻辑及故障检测功能- PWM周期内可设置多个时刻硬件触发ADC功能- 可设置后分频系数
- PWM管脚顺序可选（代码选项）

中断源：

- 定时器2/3/4

- 外部中断2、3

- 捕捉中断0/1/2

- ADC

- EUART0、1，SPI&TWI

- MCM模块PWM周期，归零和各路占空比中断

- 模拟比较器1/2

- PWM4周期中断

9+3通道12位1M sps高速模数转换器（ADC），自动触发ADC功能，12通道转换结果缓冲功能
内建多输入模拟施密特比较器器CMP1（可使用AVDD分压值作为比较基准）
内建两个高速模拟放大器OP1/2，OP2可当作多输入比较器CMP2使用
2套增强型UART：UART0、UART1
1路8bit无死区PWM输出PWM4
SPI接口（主/从模式）
双线串行接口TWI（主模式）
内建的低电压复位功能（取决于代码选项）

- LVR电压1：4.1V

- LVR电压2：2.5V

CPU机器周期：1振荡周期
看门狗定时器（WDT）
内建振荡器预热计数器
低功耗工作模式：空闲模式&掉电模式
Flash型
40位可读MCU识别码
工作环境温度-40～+105℃
单线仿真接口（同时支持四线仿真接口，两套仿真口管脚不复用）
针对PRAM的CRC校验模块
封装：LQFP32

SH79F2204内部方框图：

以上可知，SH79F2204内部资源强大，运算高效。基于此芯片可以采用ADC采样反电动势的方案，相对采用比较器的方案，软件参与度更高，也因此对于不同种类的电动工具应用都能很好的适应。

二、电机控制算法简介：

1）程序状态切换逻辑

无感有制动方案（电钻、电扳手等）状态切换流程图：

无感无制动方案（角磨机，电锯类等）状态切换流程图：

2）电机控制逻辑：

电机的控制主要在两个中断程序中完成：载波中断和换相中断。

载波中断程序流程图：

换相中断程序流程图：

三、方案的性能优势：

1）全速度范围内高效运转

对于BLDC控制方案，梯形波是否对称是电机效率的最重要指标，中颖方案采用ADC采样反电动势捕捉过零点，在每个载波内对不通电相反电动势进行多次采样，并对采样到的值做多种判断，得出准确的反电动势过零点。并通过不同的转速计算不同的延迟时间，实现准确换相。以下是电机运行时三相端电压的波形图。

高速（满占空比）情形的波形：

低速（占空比<10%）情形的波形：

2）启动、堵转和受迫倒转

目前电动工具应用的算法有两个难点。

一是启动、堵转等0速情形：有感方案依据霍尔传感器来确定转子位置，与电机转速无关，因此在如电钻类工具发生堵转时，电机可以始终输出向前的力矩。而无感方案依据反电动势来确定转子位置， 0速情形下反电动势很小或为0。目前主流的无感方案大都依靠响应极快的速度闭环来实现较好的启动效果，并将堵转作为一种故障来处理，一旦发生立即停机。基于这类方案的电动工具不仅在某些使用场景无法胜任，而且对于用惯有感甚至有刷方案的用户来说体验不佳。下图是一次启动的三相端电压波形：