前 言 

随着城市化进程的加快、人们生活水平的提高和节能环保理念的普及，越来越多的人选择了电动车作为代步工具，而两轮电动车的出行半径较短，需要频繁充电，因此在城市中设置两轮车充电桩就非常有必要了。城市中的充电桩不仅能解决两轮车充电难、乱摆放的问题，而且能够更大限度的保证了用户的充电安全，有效降低了充电过程火灾事故的发生。

两轮车充电桩解决方案

上海航芯的两轮车充电桩解决方案以ACM32F403RET7为主控芯片，该方案包含了电源模块、控制模块、显示模块、通讯模块等。ACM32F403主频高达180MHz，带两路CAN接口，可与BMS通信，读取电池相关信息，带四路高速QSPI接口，实现与NFC模块的高效通信，另外带串口、32bit Timer、IO等丰富的外设资源，很好的满足了产品的功能需求，方案框图如下所示：

两轮车充电桩方案框图

充电桩电网中输入220V交流电，通过可控硅、功率MOS管、继电器等开关器件，控制充电的通断，为了充电安全，往往会在电路中增加电流检测以监测充电过程中电流的变化，实现过流保护、空载保护、充满自停等，常见的电流检测方法有：电阻采样、电流互感器采样、霍尔元件采样，一般情况多采样电阻采样。

通讯方面搭配了4G模块和NFC模块，主控芯片通过UART与4G模块通信，连接到后台的充电管理系统，将实时的充电状态同步到后台，也可在APP上操作，远程控制充电的开启和停止。同时也支持NFC刷卡，通过SPI快速检卡，识别持卡用户，认证成功后进行扣费开启充电。

BMS（电池管理系统）主要是监控电池的工作状态（电池的电压、电流和温度）、预测电池的剩余电量（SOC）和相应的剩余行驶里程，进行电池管理以避免电池过充、过放、过热和单节电池电压不平衡的现象，从而最大限度的发挥电池的循环寿命。系统预留了CAN接口，以便在充电过程中，BMS可将电池的充电参数（电压、电流、SOC等信息）定时发送给充电机，从而改变充电策略、为调整充电参数提供参考，在充电结束后，BMS将充电完成的信息通过CAN总线发送至充电机，从而切断电源，完成充电。

01、RESET系统

复位MCU可使MCU从已知的初始条件下开始运行。系统复位开始时，片上稳压器处于完全工作状态，系统时钟由内部参考时钟产生。

外部引脚RESET

对于所有的复位源，RESET_B引脚都会被MCU驱动为低电平，时长至少维持128个总线时钟周期，直到闪存初始化完成。在闪存初始化完成后，RESET_B引脚被释放，芯片内部复位信号失效。外部保持RESET_B引脚被拉低，会延迟芯片内部复位信号的失效时间。如果发生外部引脚复位，复位模块的状态寄存器中相应的标志位会被置位。因此，应用软件可以通过读取该寄存器来检测外部引脚的复位。

复位引脚，与其他一些GPIO类似，有一个弱的内部上拉。如果环境和客户的应用存在噪声影响，就必须在复位引脚上直接加一个外部上拉电阻到VDD，以避免发生随机的或意外的复位。关于该引脚允许的电压和电流水平，请参考器件的数据手册。

尽管复位线中的电容对MCU来说不是必须项，但在某些情况下，为了进一步增加ESD保护，会在RESET引脚和地之间添加一个外部电容。上拉电阻和电容的值须根据应用的设计要求选择。关于MCU可检测到的最小RESET脉冲值，请参考器件的数据手册。 

02、RJTAG和TRACE接口

本章节列举了一些常用的调试连接器，大多数ARM开发工具都会使用这些引脚。当开发ARM电路板时，建议使用标准的调试信号排列，以使与调试器的连接更容易。SWD/SWV引脚叠加在JTAG引脚之上，如下所示。

△表1  CVM01xx – JTAG和SWD信号描述

△表2  CVM01xx – JTAG和SWD接口

注意：可以为JTAG信号添加外部上拉/下拉电阻，以增加调试器连接的稳定性。

△图1  JTAG/SWD信号连接

03、调试连接器引脚布局

3.1 20针 Cortex Debug D ETM 连接器

部分较新的ARM微控制器板使用一个1.27mm间距的20针头（Samtec FTSH-110），用于调试和跟踪，20针Cortex Debug D ETM连接器支持JTAG和Serial-Wire调试协议。当使用Serial-Wire调试协议时，TDO信号可用于Serial-Wire观测器的输出，用于跟踪捕获。该连接器还提供了一个4位宽的跟踪端口，用于捕获有更高带宽需求的跟踪调试（例如，当ETM跟踪被启用时）。

△图2  20针Cortex Debug D ETM连接器引脚布局

3.2 10针 Cortex 调试连接器

对于没有ETM的设备，可使用更小的1.27毫米间距的10针连接器（Samtec FTSH-105）进行调试。与20针的Cortex Debug D ETM连接器类似，10针版本的连接器同样支持JTAG和Serial-Wire调试协议。

△图3  10针Cortex调试连接器引脚布局

3.3 传统的20针 IDC 连接器

ARM开发板中常用的调试连接器是20针IDC连接器，20针IDC连接器支持JTAG调试、Serial-Wire调试（SWIO和SWCLK）、串行线输出（SWO）。

nICEDETECT引脚允许目标系统检测是否有调试器连接。当没有调试器连接时，该引脚被拉高，而调试器连接时将该引脚连接到地，常被使用在支持多种JTAG配置的开发板；nSRST连接是可选的，调试器可通过系统控制块（SCB）复位Cortex-M系统，所以此连接在做微控制器顶层设计时常被省略。

△图4  20针的IDC连接器

相关阅读：

在6月10日召开的2023中国（深圳）国际汽车电子产业峰会上，芯驰科技凭借高性能高可靠车规MCU一举获得两大重磅奖项，分别为汽车电子科学技术奖「最具投资价值产品奖」和「突出创新产品奖」。

汽车电子科学技术奖由深圳市汽车电子行业协会设立，该奖项旨在奖励在汽车电子领域的科学研究、技术创新与开发、科技成果推广应用、高新技术产业化以及重大工程建设等方面作出突出贡献的企业及项目。

其中，「突出创新产品奖」主要授予解决行业中的痛点问题，技术水平达到行业先进水平，取得显著经济和社会效益的软硬件产品，而「最具投资价值产品奖」则是由投融资专家委员会在产品奖中评选出最具成长性和投资价值的奖项。芯驰科技的车规MCU产品凭借领先的技术实力和量产应用成绩获得业内专家的高度认可。

芯驰科技是国内全场景车规芯片的引领者，产品覆盖智能座舱、智能驾驶、中央网关和高性能MCU。其中，高性能高可靠的MCU产品E3系列于2022年底实现量产，目前已有100多家客户基于E3进行产品设计，获得近100个量产定点，仅3个月就出货30万片。凭借优秀的产品实力， E3系列已经在线控底盘、VCU、BMS、ADAS/自动驾驶、液晶仪表、HUD、流媒体视觉系统CMS、车身域控等众多应用领域广泛落地。

芯驰E3基于ARM Cortex-R5F，功能安全等级达到ASIL D，温度等级支持AEC-Q100 Grade 1，CPU主频高达800MHz，具有高达6个CPU内核，是现有量产车规MCU中性能最高的产品，填补了国内高端高安全级别车规MCU市场的空白。近日，E3还获得由国家密码管理局商用密码检测中心认证的《商用密码产品认证证书》，芯驰科技成为国内首个获得国密二级认证的车规芯片企业。

芯驰科技将始终以踏实的造芯态度，持续加码产品创新研发，助力汽车产业在智能化浪潮中完成新突破。

2023年6月10日，由深圳市汽车电子行业协会主办的“中国（深圳）国际汽车电子产业峰会暨2022年度汽车电子科学技术奖颁奖典礼”隆重举行，国民技术N32A455车规MCU凭借其兼具通用性、硬件安全性和车规级高可靠性等技术优势，荣获2022度汽车电子科学技术奖●优秀创新产品奖。

“创芯发展 智驾出行 共建智能网联汽车新生态”

中国（深圳）国际汽车电子产业峰会搭建了一个汽车电子全生态链交流对接的平台，旨在加强汽车电子相关产业链上下流之间的沟通互动，推动和促进深圳市汽车电子企业的快速发展。本届峰会以“创芯发展 智驾出行 共建智能网联汽车新生态”为主题，主机厂、Tier1、BAT、方案商、芯片商等汇聚一堂，围绕国内外汽车电子产业趋势，从多层面、多角度分析汽车行业的新格局、新变化，探讨智能网联汽车面临的挑战与机遇。

以车规芯片助力汽车电子国产化

据统计，2022年中国汽车电子规模达到9,783亿元，近五年平均增速为13.29%。我国汽车产业开始进入由大变强的关键新时期，车规芯片等元器件高速增长。国民技术面向汽车电子领域建设完善的汽车电子质量体系，通过了ISO 26262 ASIL-D汽车功能安全最高等级流程认证，并发展全系列车规级MCU、安全芯片、车规级BMS AFE等核心关键器件。

此次获奖的国民技术N32A455系列MCU以及去年获此荣誉的N32S032安全芯片产品，均已通过AEC-Q100车规认证，被广泛应用在汽车照明系统、汽车电源、智能座舱以及车身电子等汽车应用领域。国民技术更多车规MCU和车规级BMS AFE等产品正在开发中，以不断丰富的车规产品与技术解决方案助力推动中国汽车芯片产业创新发展。

国民技术受邀参加峰会并展出了汽车电子典型应用，部分案例包括：汽车大灯、新能源汽车充电枪、车载中控、仪表控制器、360全景导航、汽车EDR、汽车T-Box、汽车OBD、智能车窗升降器、汽车电子手刹控制模块、汽车盲区检测、汽车雷达以及电动车低速警示器（AVAS）等应用。

随着现代汽车技术的不断发展，人们追求更加舒适和便于操作的驾驶环境。因此，越来越多的汽车上安装了电动车窗，从而实现车窗的自动升降。然而，由于电动车窗上升速度较快且驱动力较大（最强可达52.6公斤），在电动车窗接近顶端时，如果没有保护措施，很容易夹伤乘客，尤其是对儿童乘坐形成较大安全隐患。因此，基于乘客安全和乘坐舒适度考虑，电动车窗需要有防夹功能。电动车窗防夹可用于汽车电动车窗、电动天窗玻璃的防夹伤控制以及升降电机的过载保护。

防夹功能主要是指当车窗上升的过程中遇到障碍物（如手、头等）时，可以识别出车窗处于夹持状态，并令其立即停止上升并反向下降，从而避免事故的发生。防夹玻璃升降器按防夹形式可分为接触式防夹和非接触式防夹。接触式防夹就是指当电动车窗机构感触到有异物在玻璃上，才会自动停止玻璃上升工作。接触式防夹按照传感器类型不同又可以分为霍尔式防夹和纹波防夹。

目前市面上较多的车窗防夹的方法是霍尔传感器方法，受限于霍尔传感器的成本，大多数低端车型并没有采用全部车窗/天窗防夹，只有一部分高档车才会在所有电动车窗应用。新技术纹波防夹是检测电机堵转电流实现防夹，而且检测电流相对更容易一些，利用转子转动过程中，电刷在电级间切换产生纹波电流，并对这种电流波动进行采样、分析和控制。与霍尔防夹相比，纹波防夹减少了连接的线束数量、纹波防夹电机不需要转子上的磁环、霍尔元件，降低了车窗控制器总成的成本，因此得到越来越多主机厂的青睐，尤其是注重乘坐体验的新能源汽车，在不增加成本的同时提高了乘坐舒适度和安全性。

风算WP车窗纹波防夹方案

以GD32A503车规级MCU为主控芯片，搭载车规级预驱芯片和MOS 管，实现基于有刷电机的纹波防夹控制解决方案，可达到车窗防夹力度、区域可调，有效降低车窗夹伤乘客安全隐患、提高汽车安全性、舒适度和便于操作的驾驶环境等指标。

风算的车窗纹波防夹解决方案从硬件角度由两块集成电路板组成，包括MCU核心板 、纹波防夹驱动板。

∎ MCU核心板

围绕兆易创新GD32A503车规级MCU为核心设计的MCU核心板，此MCU核心板充分利用了GD32A503强大的核心资源，配备了丰富的外围接口，基于模块化设计，可以使车窗防夹力度、区域可调；该核心板不仅仅可搭配车窗纹波防夹方案，还可拓展搭配多种汽车解决方案使用。

∎ 纹波防夹驱动板

用户按下相应的按键开关后由输入检测芯片识别并反馈给MCU，此时MCU发送对应的指令给相应电机驱动,进而驱动有刷电机正反转控制车窗升降。同时控制板的ADC进行电流采样并反馈给MCU，当MCU监测到有刷电机电流异常增大时（车窗夹手时阻力增大会导致电流异常），发送指令给电机驱动,使有刷电机反向转动。车窗升降时MCU通过ADC采样结果计算出有刷电机转动距离，到达指定高度后停止有刷电机转动。

▲风算WP车窗纹波防夹方案板

本解决方案电路设计配置简单、灵活，其他控制外围不需做更多的修改，硬件系统框图如下所示：

▲风算WP车窗纹波防夹方案硬件系统框图

GD32A503系列车规级MCU

核心主控是基于GD32A503系列车规级微控制器，该系列产品以均衡的处理性能、丰富的外设接口和增强的安全等级，为多种电气化车用场景提供主流解决方案，遵循车规级设计理念和生产标准，符合车用高可靠性和稳定性要求。

GD32A503系列MCU可以广泛用于多种车用场景，如车窗、雨刷、空调、智能车锁、电动座椅、电动后备箱、氛围灯、动态尾灯等车身控制系统、车用照明系统和电机电源系统，以及仪表盘、车载影音、娱乐音响、中控导航、车载无线充等智能座舱系统。得益于出色的安全监测机制，GD32A503也适用于部分ADAS辅助驾驶系统，如环视摄像头、AVAS声学警报系统等。

∎ 供应链管理符合汽车行业质量管理体系IATF 16949:2016规范认证

∎ 遵循汽车电子通用测试规范AEC-Q100 Grade-1可靠性和安全性标准

∎ 基于Cortex®-M33内核，工作频率100 MHz，闪存访问0~3等待时间，以获得最大效率

∎ Flash: 128KB/256KB/384KB

∎ SRAM: 24KB/32KB/48KB

∎ 提供两个12位ADC，一个DAC，一个比较器，最多一个通用的16位计时器，两个基本计时器，四个PWM高级计时器

∎ 标准和高级通信接口: I2Cx2, SPIx2, USARTx3, I2Sx1, CANx2

∎ 触发选择控制器（三角形）、多功能通信接口（MFCOM）、DMA请求多路复用器（DMAMUX）

∎ 供电电压：2.7V~5,5V

∎ 工作温度范围：-40~+125°C

因该产品需要硬件在工作中进行监控，以确保安全稳定工作：

∎ 电压：规定工作范围（9V到14V）可靠工作。低压和高压进行不工作保护

∎ 电流：集成电流保护，确保电机正常工作

∎ 温度：片内集成温度传感器，可自定义过温关断阈值（最高125°C）

∎ 诊断功能: 集成电机开路，短路诊断功能

技术参数

方案展示

▲纹波防夹MCU核心板

▲纹波防夹驱动板