Jeff Sieracki

Director of Engineering,AI Center of Excellence

赋能未来

数字控制的电子换向电机正在迅速取代传统设计，因为这些电机为设计人员提供了前所未有的动态控制、功率和效率。随着工程师在工业、HVAC、消费电子和汽车系统中推动此类设计，我们被要求提供更智能的算法和日益复杂的控制功能，并且仍然限制成本。我们最近创建了一个演示，展示了瑞萨电子如何帮助实现这一目标。

我们的解决方案示例展示了RA8T1电机控制MCU的肌肉，展示了对两个电机的独立控制，同时运行多个AI推理模块以检测操作异常。我们解决轴不对中和负载不平衡情况-电机系统中常见的实际问题。但这些只是RA8内核使工程师能够将其引入嵌入式电机控制设计的无数高级算法的示例。该演示围绕我们的RealityCheck™电机工具箱构建，用于创建和部署基于无传感器电机控制的AI解决方案。此工作流程将e² studio中的功能与瑞萨电子基于云的Reality AI Tools®机器学习系统联系起来。我们还允许用户将Reality AI Tools创建的AI模块与通过瑞萨e-AI转换器从其他机器学习平台导入的开源AI模型相结合。所有生成的代码都紧凑而高效，在MCU上仍有大量资源可用于其他任务。

RA8T1快速浏览

RA8T1 32位MCU采用Arm® Cortex-M85®内核，采用氦气技术，频率高达480MHz，封装针对电机或逆变器控制进行了优化。与市场上的其他电机控制解决方案相比，该产品明显更快、更先进，并为AI等高级算法带来了充足的动力，同时保持了对多个独立电机的精确电子控制。

关于RA8T1 32位MCU的更多信息您可点击下方链接查看：

【中国，深圳，2024年10月16日】今日，为期三天的2024华南慕尼黑电子展在深圳国际会展中心（宝安新馆）圆满落幕。深圳市航顺芯片技术研发有限公司（以下简称“航顺芯片”）携旗下众多重磅产品亮相车规芯片展区（展位号：1D51），引得众多来宾现场驻足交流。

在此次展会上，航顺芯片华南区销售总监Micle Chen接受了行业媒体芯查查的现场采访，并对详细介绍了航顺芯片的产品布局及此次亮相展会的系列产品和终端方案。

Micle现场介绍了航顺芯片现有的产品矩阵及未来的战略布局，目前已量产了百余款工业/商业/车规级、通用/专用/定制化32位MCU，分为经济型、主流型、低能耗型、高性能型、专用型和车规型，如备受瞩目的车规MCU备受瞩目的HK32AUTO39A、HK32A040和HK32A470（Cortex-M4）等。

展台上陈列着多款基于航顺车规MCU的高性价比高可靠性成熟方案，包括影音娱乐系统、拨档开关、车窗玻璃升降开关、座位调节器等，Micle表明这些方案已在比亚迪汽车、北汽集团、东风汽车、东南汽车、SOKON、吉利汽车、五菱汽车、问界等车厂部分车型的车身域和座舱域广泛应用，大大增强了车辆的智能化水平，提升了整体系统的集成度与性能表现。

Micle与到访的客户和伙伴聊到：“航顺芯片HK32MCU产品一直以高性价比高可靠性的特色征服着行业，其实比起性价比，航顺芯片一直更注重品质和特色化。航顺芯片的爆款产品都是高品质加上特色化，在业内打开了局面。”

未来，航顺芯片将持续提升品质和特色化，进一步稳固当前的市场地位，也为在未来竞争中的持续成长奠定基础，以优势的核心技术和市场策略成为行业的领跑者！

赵同学是去年毕业进入公司的技术工程师，参与了一些产品的开发和维护升级，使用过很多资源比较有限的入门级产品32位MCU。近期，公司看好小赵，交给他一个更高端的项目——干劲十足的赵同学搜集了大量资料，分析得——普通的MCU已经不能匹配这次项目了，唯有M3或M4内核的MCU才能助他圆满通关本次项目了。

说干就干，大方向已确认，赵同学一脑门奔M3/M4内核的MCU就去！呜呼哀哉，一做选型深似海呀~型号也忒多了吧——欧美传统大厂盛名在前，国内也有数家公司迎头赶上，推出了大量同级别的产品。迷茫总是悄无声息就找上了年轻人，赵同学在浩瀚烟海中挣扎了许久，决定——遇事不决找老手——他找到经验丰富的侯总，将自己的困境和盘托出，侯总爽朗应允提供帮助。

接下来请看老手如何授之以渔——

首先，通过需要多少性能来确定内核。如果有做过类似的产品，以该产品做参照就比较容易选。而小赵这次没有参照，不过从已经做的评估来看，对性能和计算的要求比较高，不需要安全指令，于是就选定使用M4内核。这一步比较简单也很关键，是一个基本的定位，通常M0/M0+/M23是入门级，M3/M4/M33是中级，M7是高级。各级别内又稍有区别，比如M4就比M3的浮点计算能力强，还支持DSP指令，M33是更新一代的内核，能耗降低而且增加了安全扩展指令。

然后，看看要用到哪些外设功能。主要是包括通讯接口，模拟功能，定时器种类数量等资源。小赵需要的通讯口种类比较多，需要网络控制器和USB功能，还要多个UART/SPI/IIC。ADC需要12位精度，10个通道，定时器需要一组带死区控制的，以及多组普通定时器。整体看下来，资源需求比较多，相应的引脚数和代码量都比较大，初步估算可以选择100脚或者144脚，置的Flash空间1024KByte的MCU。这里的资源、引脚数、Flash空间及系统主频等都是相互关联配置的，通常是同升同降的，所以从资源需求就基本上可以选定配置。

如此这般，基本确定芯片的主要规格后，下一步就是从各厂家的产品中挑选出对应的或者相近的型号。这个工作可以自己对照厂家的选型手册来做，但是更高效的方法是请教厂家或代理商的技术支持工程师，他们更熟悉产品，可以立即推荐合适的型号给你。你很快就可以收集到各厂家的备选型号。

那这些厂家的这些型号又怎么选呢？侯总说“so easy!”——三把尺足矣——

第一把尺子是芯片代码的重用度，这个是越高越好。如果是国产替代，那么可以尽量多地使用以前的代码。如果是新开发，也可以在将来上下拓展时重用现在的代码。

第二把尺子是引脚兼容度，使用同一封装的不同配置的MCU，甚至是不同系列不同档次的MCU如果引脚兼容，那么在开发中发现要提升或降低MCU规格，就可以直接替换，不用重新做板子，方便了很多。

第三把尺子就更简单了，你已经和厂家或者代理商联系过选型的事情，一直没有联系上的就往后排，联系上的哪家服务又快又好，就是首选。

赵同学听完，顿觉茅塞顿开，逻辑如此简单，为何自己以前没有想到。时不我待，赵同学赶紧动手实际操作，一番比对筛选后，“芯”意之选诞生——HK32F407VGT7——一颗航顺芯片M4内核MCU，内置以太网控制器，USB OTG HS，各种定时器和通讯口完美满足需求。还有配套的开发包，包括驱动和例程，还有开发板。HK32F407VGT7最得赵同学心意之处便在于其ETH和USB模块都非常好用，与市面上欧美大厂产品相比毫不逊色。功能模块也与航顺其他产品的相同模块兼容，拓展开发手到擒来。后续衍生新产品时，还能重用已有的代码，事半功倍，赵同学仿佛已经看到升职加薪在向自己招手啦！赵同学“芯”选笔记——

• HK32F407 使用ARM® Cortex®-M4 内核，CPU最高工作频率为168 MHz，与国际大厂的时钟配置同为168MHz，这样系统及各外设模块的时钟设置可以完全兼容，无需重新计算与修改。还支持一级8 Kbyte指令Cache缓存和1 Kbyte 数据 Cache。Cortex-M4 核支持单精度浮点运算单元（FPU），支持所有的 ARM 单精度数据处理指令和数据类型。

• HK32F407内置了大容量存储器：Flash存储器包括最高1 Mbyte Flash、192Kbyte SRAM、64Kbyte 紧耦合（CCM）SRAM。此外，通过FSMC 模块可外挂最多1 Gbyte容量的外部静态存储器，其中256 Mbyte的空间可以存放指令，并可用于片内8 Kbyte 指令 Cache 缓存。通过QSPI模块外挂256 Mbyte容量的NOR Flash存储器，可存放指令，并且可用于片内8 Kbyte指令Cache缓存。

• HK32F407 通过内置的数字照相机接口（DCMI）、 4 路 TFT 接口和两个通用双端口 DMA（DMA1 和DMA2），可实现数字图像视频从捕获、运算处理到显示的单芯片解决方案。

• HK32F407 内置2个高级16位定时器（各支持4路PWM输出，其中3路带死区互补输出）。8个16位通用定时器（共16路PWM输出），2个32位通用定时器（共8路PWM输出），还有2个16位基本定时器。

• HK32F407 提供独立的VBAT电池电源域。当主电源掉电时，RTC模块可在VBAT电源供电下继续工作。

• HK32F407 内置了丰富的模拟电路：3 个12 位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。）、2个12位DAC、1个温度传感器、1个内部参考电压源、1个可编程电压检测器（PVD）、 1 个上/下电复位（POR/PDR）电路和1 个VBAT 电源电阻分压器（分压器输出在片内与ADC相连）。

• HK32F407 内置了USB On-The-Go 高速（高达480 Mbps）设备/主机/OTG外设。USB OTG HS支持全速和高速操作。它集成了高速操作（480 Mbps）的收发器，并具有用于高速操作的 UTMI 低引脚接口（ULPI）。

• HK32F407 系列通过符合IEEE-802.3-2002 标准的介质访问控制器（MAC），提供了用于以太网局域网通信的工业标准介质独立接口（MII）或缩减介质独立接口（RMII）。

• HK32F407 工作于-40°C ~ +105°C 的温度范围，供电电压 1.8V ~ 3.6V，可满足绝大部分应用环境条件的要求。HK32F407支持丰富的功耗模式。HK32F407 产品包括 64 脚、100 脚和 144 脚封装形式；根据不同的封装形式，器件的外设配置有所不同。

HK32F407的开发板

由于拥有丰富的外设配置，HK32F407可适用于多种应用场景：

• 工业控制，储能逆变，充电桩，BMS电池管理等

• 智能机器人、可编程控制器、打印机、扫描仪等

• HMI人机音视频多媒体交互

• 图形显示设备，门禁对讲

• 语音识别设备

• 安全监控设备

• 电机驱动和调速控制

• 舞台灯光，音响设备

• 无人机飞控、云台控制

• 家用电器，炒菜机，扫地机，洗地机等

市场背景

智能化和电动化是汽车市场发展的两大主流方向，智能化的要求对整个汽车电子电气架构提出了新的挑战。原来架构中的一些孤岛控制单元通常只需要简单的电气控制，对芯片的外部资源要求比较低，但同时又要求远端节点具有跟域控之间的通讯能力，还有部分远端节点需要具备一定的计算能力，用于对传感器采集到的数据进行本地化融合处理或对执行单元进行简单的控制并监控其运行状态。

传统的控制架构采用分立方案，具有独立的LIN收发器，供电LDO和MCU，存在控制板面积大、MCU资源过剩、总体成本高以及系统可靠性差等痛点。泰矽微新发布的TCHV4018L将32位M0 MCU与LIN收发器以及LDO供电进行了单芯片集成，实现了极低成本和极高的性价比的完美融合，为汽车智能传感与智能执行部件提供了极具竞争力的解决方案。TCHV4018L的单芯片解决方案将会是传统MCU+LIN+LDO分立方案整体成本的近乎一半，具有无可比拟的超高性价比。

TCHV4018L 产品特色：

• 工作电压5.5V~18V，支持40V抛负载电压

• 深度睡眠功耗70微安，支持LIN唤醒

• ARM Cortex M0 内核，48MHz 高频时钟, 64 KB 带ECC Flash和 4 KB SRAM

• 集成5V/150mA 和1.2V/10mA LDO供外部使用

• 支持4路16位的PWM输出

• 支持14位的SARADC，采样频率最高500KSPS，内部集成PGA，最大16倍增益，可以实现对5路单端信号（包含1对差分信号）的采集

• 集成2路LIN接口同时支持主从节点，其中一路内部集成收发器

• 支持1路SPI接口，最高通信速率20MHz

• 集成LIN收发器物理层和数据链路层符合LIN2.x和J2602 标准

• LIN接口支持115Kbps高速模式和20Kbps常规模式的切换

• 内部集成温度传感器，精度范围±10°C

• 电源端符合ISO7637、ISO16750浪涌与瞬态电压标准

• 封装DFN16 3mm*4mm

• AEC-Q100 Grade 1，Tj=-40°C~150 °C

图 1 系统框架图（芯片内部框图）

产品优势

TCHV4018L优势如下：

• 极致的外设资源优化和性价比

针对性极简资源配置，去除冗余，提供1个SARADC、4个PWM、1个SPI、9个GPIO、2个LIN SCI接口以及2个UART，追求极致性价比。

• 单晶片设计提高性能和可靠性

TCHV4018L 采用了领先的混合信号单晶圆工艺， 将高压模拟，嵌入式存储和其它模拟和数字外设集成于单一晶片，在成本、性能、可靠性以及尺寸等方面具有突出优势。

• 低功耗
  

得益于TCHV4018L 的单晶片设计，内部单元之间的功耗模式可以灵活配置满足各种应用场景对功耗模式的要求，典型的支持LIN唤醒模式，芯片待机功耗可以实现小于70uA 的指标，可以轻松满足几乎所有车厂对零部件功耗的要求，并给外围辅助防护电路等留出额外的功耗裕量。

• 小体积
  

基于单晶片设计，以及芯片资源做了极致优化，使得整个产品的尺寸仅有3mm*4mm，相比分立和合封的芯片方案，优势非常突出。

• 良好的LIN兼容性
  

TCHV4018L LIN 收发器和数据链路层基于泰矽微成熟LIN 收发器IP设计，可以很好满足LIN2.X 和SAEJ2602:2021 等最新的LIN 兼容性要求。

• 优异的EMC特性
  

TCHV4018L 从芯片设计阶段就重点考虑了EMC问题，在电源管理和LDO等电路设计中增加了必要的防护措施，提高了PSRR性能，使得TCHV4018L 轻松通过ISO7637、ISO16750、ISO11452、CISPR25、SAEJ2962-1等相关EMC标准的测试。

典型应用场景

TCHV4018L主要有3种应用方向：

• 执行器节点
  

直流电机、车尾灯、开关、天窗、车窗、雨刮等

• 传感器节点

雨量传感、超声波雷达、PM2.5等

• 桥接扩展应用
  

LIN to LIN桥接、LIN to UART CAN桥接、UART CAN to LIN桥接等

图 2 智能执行器应用

图 3 超声波雷达应用

图 4 LIN to LIN桥接应用

图 5 阳光雨量传感器应用

图 6 电阻式或电容式惠斯通电桥传感器

生态、工具和技术支持