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华大超低功耗MCU特色

　　华大以6位MCU起家，以低功耗称霸，华大以超低功耗性能的MCU保持国内领先和国际先进地位。主要体现在核心技术的3个方面：(nA)级超低待机功耗，(μS)级高速唤醒，(μA/MHz)级高能效比。华大以6位MCU起家，以低功耗称霸，不止是具有超低待机功耗和高速的唤醒能力，还能够真正实现大量物联网和表计应用产品超长期待机、实时响应的高规格应用需求能力。

华大超低功耗MCU简介

　　华大以6位MCU起家，以低功耗称霸，采用32bit ARM Cortex-M0+内核，是华大超低功耗系列MCU，其容易上手的完整开发生态环境。芯片的工作时电压范围从1.8~5.5V的宽电压，适应具有多种电源电压的系统，可以降低对LDO需求。存储容量RAM和Flash 从8KB/32KB的组合扩展到最大32KB/256KB的组合，满足大多应用上对大容量存储的需求。引脚数目从低引脚的16PIN到100PIN的全覆盖，在对芯片面积和功能要求上提供丰富的选择。超低功耗系列MCU具有多种封装形式，包含LQFP，TSSOP，QFN，CSP，并且同一封装的不同系列芯片具有封装全兼容的功能，便于客户在产品上使用不同芯片型号研发，快速迁移研发。

　　华大超低功耗MCU具有多种特色外设。脉冲计数模块PCNT、低功耗串口LPUART、低功耗定时器LPT等极大丰富和扩展了超低功耗应用。针对物联网数据传输安全需求，芯片内部集成了TRNG、AES、UID、CRC模块，可以实现数据传输加密功能，增强产品安全特性。

　　华大超低功耗MCU有着高可靠性的产品品质，ESD的HBM(人体放电)模式可达±8KV，EFT(电快速瞬变脉冲群)可达±4KV。

　　图1中绿色部分代表该模块可以在超低功耗模式下工作，并且可以单独配置开启和关闭，实现芯片上灵活的功耗管理和优化。

图1 HC32L系列产品结构图

华大超低功耗MCU拥有强大灵活的低功耗电气特性

　　华大超低功耗MCU在正常运行模式和低功耗模式下都表现出极佳的低功耗电气特性，尤其是具有国际先进的3uS快速唤醒响应时间，特别适合应用在需要频繁唤醒和休眠的表计类产品以及无线模块行业。下表是芯片典型的功耗参数。

表1 HC32L系列功耗

　　一般低功耗MCU都只配备低功耗定时器(LPT)、实时时钟(RTC)、低功耗串口(LPUART)三个主要的低功耗模块。华大超低功耗MCU为了更加匹配行业使用特点，将其它一些外设模块也设计为在低功耗模式下工作。所有在低功耗模式下工作的外设模块，均能够独立开关使用。灵活多样的功耗管理系统，可以使产品在工作周期整体功耗达到优化。

　　段式液晶屏驱动(LCD)能够在低功耗模式下工作。低功耗模式下，LCD玻璃屏保持显示内容，增加耗电不到1uA，无需为了省电而关闭显示，让产品保持友好的信息展示界面。

　　电压监测(LVD) 能够在低功耗模式下工作。LVD有16阶阈值电压，具备迟滞功能，强力抗干扰，可以增强系统稳定性，避免一些在低功耗模式下的异常。例如受外界因素突然断电，LVD功能可以通知MCU处理异常，将重要数据及时保存。

　　电压比较器(VC) 能够在低功耗模式下工作。电压比较器可以实时对模拟信号进行滤波和比较，同时根据比较结果可以去触发中断唤醒MCU处理。

时钟监控(CLKTRIM) 能够在低功耗模式下工作。时钟监控模块对外部的时钟进行实时监测，当遇到停振情况发生，可以触发中断唤醒MCU处理。

华大超低功耗MCU PCNT模块特别说明

　　 脉冲计数器(PCNT)模块可以对输入的脉冲进行计数，支持三种脉冲模式:单通道脉冲、 双通道正交脉冲、双通道非交脉冲。无需软件参与，可在超低功耗模式下正确计数。可以预设脉冲计数周期数，当计数到该周期数后触发中断唤醒MCU。针对表计行业以干簧管或霍尔传感器为主的脉冲计量方式，该模块的功能极大的降低了产品功耗。之前行业内进行脉冲计数主要有两种，一种是采用定时查询IO口状态来进行脉冲计数，另一种方式采用IO电平沿触发中断方式。这两种方式都是通过状态机来进行脉冲周期的确认和计算，需要频繁唤醒MCU运行软件进行脉冲的累计计数工作，占用系统资源，产生更多的功耗。PCNT通过内部硬件机制针对脉冲具有脉冲超时中断、脉冲宽度滤波功能。其中使用双通道正交脉冲计数模式具有正反方向中断功能。支持脉冲信号整形之后可以通过IO来观测滤波整形后信号。PCNT模块还具有低功耗耗定时器功能，最大定时1024秒。

图2 PCNT外设框图

　　信号采集流程简要说明：S0 和S1信号经采样模块后输出 S0A 和S1A信号，采样时钟一般选择RCL低速时钟。S0A 和S1A信号经极性选择模块后输出到 S0P和S1P信号。然后S0P和S1P信号经脉冲宽度滤波模块后输出S0PF和S1PF信号，同时对该信号进行超时监测。S0PF和S1PF信号经单通道解码模块、双通道非交解码模块、双通道正交解码模块解码后输出相应的 SIGNAL、DUAL、QUAD 信号，经多路选择器后输出CKCNT信号以驱动CNT模块进行计数。目前，该模块已经在水表上使用，相对之前的计数方式，简单可靠，能够有效的降产品功耗。

华大超低功耗MCU在表计行业的典型应用和产品选型

　　HC32L110系列：低管脚系列，适用无磁计量传感器、超声波计量传感器。

图2 HC32L110系列选型表

　　HC32L130/6系列：适用于预付费卡表，LPWAN无线表、阀控类表。

图3 HC32L130/6系列选型表

　　HC32L170/6系列：适用于脉冲计数/无磁+NB水表(燃气表)，脉冲计数/无磁+Lora水表(燃气表)。

图4 HC32L170/6系列选型表

　　HC32L190/6系列：适用于超声波水表，超声波+NB水表，超声波+Lora水表。

图5 HC32L190/6系列选型表

　　三种典型应用的参考框图：

图3 典型应用-预付费卡表

图4 典型应用-脉冲计数/无磁+Lora水表

图5 典型应用-超声波+NB水表

近年，国家发改委接连发布了关于加快建设城镇智慧化改造的通知。数字化基础设施是发展最为迅速的领域，其中水电气热等行业数字终端的建设，是数字化升级和转型最为抢占先机的领域，这些都依托于基于物联网通信技术和数字传感技术的智能表计计量。

华大以6位MCU起家，以低功耗称霸，华大半导体的低功耗MCU产品性能卓越，保持国内领先、国际先进地位。经过5年多的市场耕耘，华大超低功耗MCU在超低功耗领域已经拥有40%左右的市场份额。华大半导体将持续深耕低功耗行业领域，紧随行业发展，为建设数字化基础设施贡献力量。