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智能水表是一种利用现代微电子技术和传感技术对用水量进行计量，并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。与传统水表相比，智能水表作为智能化联网工具，是对传统水表的升级，依靠Nb-loT、LoRa等通信技术连接和组网，实现了高效智能化的管理。 华大电子以Arm 32位为内核的系列安全MCU产品，可同时满足智能水表的联网通信技术和多种现代传感技术要求。该产品主要应用领域包括智能水表、便携医疗、智能门锁及其他电池供电的低功耗场景。 为满足智能水表的应用场景和业务功能，华大电子设计开发了基于CIU32L041超低功耗安全MCU的智能水表解决方案。该方案可实现高效智能化的管理，为智能水表的应用提供了有力支持。 1.方案介绍 智能水表解决方案硬件原理框图如下： ​ 编辑 切换为居中 智能水表解决方案硬件框图 ​ 编辑 切换为居中 超声波计量方式智能水表解决方案硬件 以上图为例，超声波计量方式的智能水表解决方案硬件主要由控制主板、超声波计量板、换能器管道、电池组和阀门电机五部分组成。 ​ 编辑 切换为居中 控制主板硬件 除了超声波计量方式，智能水表控制主板还可兼容多种现代传感计量方式，如图2所示的各种传感器接口包括：霍尔、无磁、光电直读等计量传感接口。 控制主板上配置有NB-IOT模块用于与总站后台进行远程通信。 远程通信流程如下： ​ 编辑 切换为居中 远程抄表信息交互流程 水表通过CIU32L041安全MCU内部实时时钟RTC定时唤醒，每日定时与水务公司后台总站进行信息交互，同步表信息，以实现远程抄表、充值及查询功能。 2.方案特点 支持霍尔、无磁、光电直读和超声波四种流量计量方式，其中超声波传感器可通过LPUART唤醒MCU，波特率可达9600bps 整机待机，维持LCD显示，工作电流平均可低至10uA NB-IOT通讯，可实现远程抄表、充值 低功耗模式下实时监测电池电量，低电量自动关阀 VBAT模式下RTC走时与备份寄存器保持，可采用纽扣电池供电，省去小锂电池用作备用电源的成本 3.CIU32L041 安全MCU 智能水表解决方案主控芯片为华大电子CIU32L041，基于Arm内核，最高频率可达48MHz。该产品具有超低功耗、高集成度、高可靠性、高安全的特点。内部集成LCD、ADC、VREFBUF、低功耗COMP、多种定时器、多个USART/I2C/SPI 等丰富的外设资源，支持SM4 安全加密算法。 4.产品特点 VBAT备份电源自动切换，VBAT模式+RTC+备份寄存器的功耗低至1μA，降低备份电源的电池容量需求，节约电池成本 多达56个fast IO，防倒灌且兼容5V通信，其中高驱IO可达20mA 最大支持8COM x 32SEG LCD控制器 – 片内电阻分压，高低驱可动态切换，低功耗下提升显示效果，免外部电容 – 内置电荷泵，VLCD电压可高于VDD且不随VDD变化，即使VDD抖动依旧保持良好显示 效果 内部高精度高速时钟，全温度变化小于±2%，免外部晶体 12位1.14 Msps高精度ADC，可测量高输出阻抗信号 内部参考电压源VREFBUF，为ADC提供参考电压，支持2.048V、2.5V，可通过IO输出 RTC校准精度±0.477ppm，支持闹钟、时间戳、微秒级单位的唤醒定时器，支持温度补偿

华大MCU 是华大集成电路股份有限公司旗下的微控制器单元（MCU）产品系列。目前， 华大MCU 可以分为四个主要方向：超低功耗MCU、通用类MCU、电机类MCU和车规MCU。 华大MCU芯片介绍 产品一：MCU芯片 HC32F4A0 产品性能： M4内核，240MHz主频，300DMIPS高算力。 价格竞争力： 相比欧美相近规格MCU，性价比更高。 技术创新： 国产最高性能的MCU产品，全温域下240MHz主频，300DMIPS高算力，可支持5个独立电机FOC控制。 应用案例介绍： 在PLC、伺服驱动、变频器、数字电源等市场应用。 产品二：磁隔离栅极驱动芯片 HSA6880 产品性能： 1) 单通道带保护磁隔离驱动，为汽车应用进行了优化 2) 3.5A峰值输出电流 3) 3.75 kVrms 输入与输出间的隔离电压 4) 高共模瞬态抑制（CMTI）：高于50 kV/μs 5) 小于90 ns的传播延迟 6) 小于±30 ns的脉冲宽度失真 7) 集成IGBT保护功能： ●IGBT软关断 ●去饱和检测（DESAT） ●有源米勒电流钳位 ●高边侧有带反馈的欠压锁定保护（UVLO） ●故障感知并向系统控制器报告（DESAT & UVLO） 8) 兼容TTL的输入端口 9) 汽车级（Grade 1）的温度范围 10) 支持双极或单极电源运行 11) 30 V的宽输出电源范围 12) UL1577认证，VISO = 3.75 kVRMS保持60秒 13) 符合EC60747-17以及VDE 0884-10标准 14) SOIC-16WB 封装，与AVAGO ACPL-344JT pin2pin 兼容 15) AEC-Q100测试中，计划2021年Q4完成 价格竞争力： 比进口品牌有优势。 技术创新： 国内首款磁隔离技术，带保护功能的栅极驱动芯片。 应用案例介绍： 已经成功导入国内多家车厂以及企业。 按MCU各应用领域来分，国产品牌代表如下： 智能表计 ：上海贝岭、复旦微电、钜泉光电、杭州万高、东软载波 电机控制 ：峰岹科技、旋智科技、凌鸥创芯、灵动微电子 传感触控 ：芯海科技、贝特莱、晟矽微电子、泰矽微电子 无线连接 ：乐鑫科技、广芯微、泰芯半导体、跃昉科技、雅特力科技、沁恒微电子、凌思微电子 安全加密 ：国民技术、瑞纳捷、芯昇科技、极海半导体、国芯科技、上海航芯 汽车电子 ：赛腾微、芯旺微、杰发科技、比亚迪半导体 边缘AI ：思澈科技、先楫半导体 白色家电 ：中颖电子、中微半导 工业控制 ：小华半导体、澎湃微电子 通用市场 ：兆易创新、灵动微电子、 航顺 芯片 RISC-V内核 ：沁恒微电子、爱普特微电子、致象尔微电子

华大半导体（HDSC）作为中国电子信息产业集团有限公司（CEC）旗下的领先半导体公司，提供了一系列可替代STM32微控制器（MCU）的型号。颖特新将对比几个主要华大MCU型号与对应的STM32型号，以帮助读者了解他们的特点和应用领域。 华大MCU型号HD32xxxx vs. STM32F0xx系列： HD32xxxx系列是基于ARM Cortex-M0内核的低功耗MCU，适用于资源受限、功耗敏感的应用。 STM32F0xx系列也采用了相同的内核，具有类似的特点，但可能在某些外设和性能方面略有差异。 华大MCU型号HD32xxxx vs. STM32F1xx系列： HD32xxxx系列与STM32F1xx系列都是基于ARM Cortex-M3内核的高性能MCU，适用于中等复杂度的应用。 这两个系列在架构和功能上有很多共同之处，但具体型号间的区别可能在存储容量、外设数量和性能等方面存在差异。 华大MCU型号HD32xxxx vs. STM32F4xx系列： HD32xxxx系列与STM32F4xx系列均采用了ARM Cortex-M4内核，具备更高的计算能力和丰富的外设资源。 这两个系列都适用于需要高性能处理和复杂功能的应用，但具体型号的差异可能在存储容量、时钟频率和外设接口等方面体现。 华大MCU型号HD32xxxx vs. STM32H7xx系列： HD32xxxx系列与STM32H7xx系列都是基于ARM Cortex-M7内核的高性能MCU，适用于要求最先进处理能力的应用。 两者在性能方面相近，但可能在存储容量、外设接口和集成度等方面有所不同。 国产MCU替代stm32选型指南 1、兆易创新-GD32系列 GD32作为中国32位通用MCU领域的主流之选，以累计超过2亿颗的出货数量、超过1万的用户数量、20个系列300余款产品型号选择的广阔应用覆盖率稳居市场前列。GD32使用的是Cortex-M3内核，型号做到了与STM32相同型号的全兼容，方便替换，主频频率更高。 2、上海灵动微电子-MM32系列 MM32系列基于ARM Cortex-M0及Cortex-M3 内核，产品包括：针对通用高性能市场的MM32F系列，针对超低功耗及安全应用的MM32L系列，具有多种无线连接功能的MM32W系列，电机驱动及控制专用的MM32SPIN系列，以及OTP型的MM32P系列等，同样的管脚、型号等与ST全兼容，替换成本非常低。 3、华大半导体-HC32系列 有国企背景的HC32系列基于ARM Cortex-M0+及Cortex-M4内核，产品包括超低功耗应用的HC32L系列和针对电机应用市场的HC32M系列，针对通用市场的高性价比HC32F系列，与ST同型号产品管脚兼容，可以直接替换。 4、雅特力（Artery）-AT32系列 雅特力的AT32F403A/F407/ F413/ F415/F421系列，可批量替换STM32的F030、F303、F103、F107、F072、F401和F411等系列，其产品硬件引脚与STM32 P2P兼容，软件高度兼容，由于内核、SRAM、外设等性能相比STM32大幅度提升，AT32可一颗取代多颗STM32，另外还独有安全性&二次开发功能: security Lib，更宽的工作温度：-40~105度。 5、航顺（Hangshun)-HK32系列 航顺已量产基于ARM Cortex-M0及Cortex-M3 内核的MCU产品包括：通用高性能市场的HK32F103家族，HK32F030/031/03X家族，存储器EEPROM家族。2019年即将推出的超低功耗7nA及安全应用的HK32L家族以及具有多种无线连接功能的HK32W/B家族，以满足客户多元化需求。 6、中科芯（CETC）-CKS32系列 中科芯的32位MCU产品可批量替换STM32的F103、F030、F031和F051等系列。基于ARM架构覆盖Cortex-M0、M3、M4内核八大系列产品，硬件引脚与STM32 P2P兼容，软件采用寄存器级兼容设计，对于已经使用ST系列MCU开发完成的程序，HEX文件可直接烧录到中科芯对应型号的MCU中即可运行，无需过多改动。 7、 芯海科技 (Chipsea) 深圳市芯海科技有做电子秤MCU起家，有不错的Cortex-M0的MCU，可以做STM32的替代。 8、国民技术（Nation） 国民技术的前身是中兴集成电路设计中心，N32G/N32L系列产品采用业内领先工艺制程，使用32位ARM Cortex-M系列内核，CPU性能高达180DMIPS。 1）N32G452CBL7可替换：STM32F101CBT6、STM32F103CBT6 GD32F101CBT6、GD32F103CBT6、GD32F330CBT6 2）N32G452CCL7可替换：GD32F303CCT6 3）N32G452RBL7可替换：STM32F101RBT6、STM32F103RBT6、STM32F105RBT6、STM32F205RBT6、STM32F401RBT6、STM32F410RBT6 4）N32G452RCL7可替换：STM32F101RCR6、STM32F103RCT6、STM32F105RCT6、STM32F205RCT6、STM32F401RCT6、STM32F411RCT6、STM32F446RCT6 9、纳思达极海半导体(Geehy) 珠海极海半导体有限公司，是艾派克微电子旗下全资子公司，总部为纳思达股份有限公司。通用MCU APM32系列是基于ARM Cortex M3系列 CPU 设计出的拥有自主设计的 32 位 CPU 的产品。APM32F030，APM32F103， APM32F072可直接替换STM32对应型号。 10、中微股份（CMSemicon） 中微股份的高性能低功耗高集成全领域的MCU，可批量替换STM32F030/031系列、STM32G030/031系列和STM32L031/051系列。 这些品牌的 国产MCU 产品在性能、功能和兼容性等方面与STM32有一定的相似性，具体选择应根据项目需求和预算进行评估。请参考各品牌的官方文档和数据手册，或咨询销售代表以获取更详细的产品信息和技术支持。

通常实现 IAP 功能时，需要在设计固件程序时编写两个项目代码，第一个项目程序即 BOOT 程序不执行正常的功能操作，而只是通过某种通信方式 ( 如 USB 、 USART) 接收程序或数据，执行对第二部分代码的更新；第二个项目程序即 APP 程序用户真正的功能代码。这两部分项目代码同时烧录在 Flash 中，当芯片上电后，首先是第一个项目程序 BOOT 开始运行，它主要实现如下功能： 1) 检查是否需要对第二部 APP 程序代码进行更新 2) 如果不需要更新则转到 4 ） 3) 执行更新操作 4) 跳转到第二部分代码执行 第一部分 BOOT 代码可以通过 SWD 或者离线编程器下载到芯片 Flash 内部，第二部分 APP 和第一部分 BOOT 一起烧入芯片内部，以后需要程序更新再通过第一把 BOOT 代码更新。根据芯片系列的 Flash 存放不同地址范围，从最低地址区域开始存放 BOOT ，紧跟其后的就是 APP 程序，本篇笔记受限于芯片内部 Flash 容量，只是存放一个 APP 程序。即在芯片内部有两个程序即 BOOT 和 APP 程序。 IAP 功能具体实现 芯片程序一般从 Flash 地址 0x0000_0000 开始执行，基于 Cortex-M0+ 内核特性，内部通过中断向量表来响应中断，程序从中断向量表取出复位中断向量执行中断程序，当中断产生，芯片内部 PC 指针定位到中断向量表来取出对应的中断服务程序执行。如果没有中断产生，在芯片执行完复位中断服务程序后，跳转到 main 函数顺序执行死循环。如果有中断产生，通过中断向量表执行对应的中断服务程序。 当加入 IAP 后，芯片还是从中断向量表取出复位中断向量执行中断程序，如果没有中断产生，在芯片执行完复位中断服务程序后，跳转到 main 函数。在执行完 IAP 后，新程序的复位中断向量地址为 0x0000_0004 + BOOT 程序大小，跳转到 APP 程序的复位向量表，执行 APP 的复位中断服务程序，随后跳转到 APP 程序的 main 函数执行。 其中： BOOT 程序大小 3.5KB Para 区域存放 IAP 升级期间参数和标志占用 0.5KB APP 程序大小为 24KB Demo 程序，操作流程如下： 先将 APP 工程 HEX 下载到芯片内部 打开 BOOT 工程 HEX 下载到芯片，或者可以使用工具将两个 HEX 文件合并在一起下载到芯片内部。 使用上位机演示程序，打开串口波特率固定为 9600 。按照协议将 APP 工程的 bin 文件下载到 0x1000 开始的芯片内部，其中要求 APP 的 bin 文件小于 28KB 。 参考样例及驱动 通过上述介绍，使用演示 Demo 程序 IAP 需要特定协议。 通信协议格式如下： ///*frame:68A0A1CPage L0L1D0... DN-1 CRC0CRC1 16*/// ///*offset :0 1 2 3 4 5 6 7 8+N 9+N 10+N 11 +N*/// 头字符： 固定字符为 0x68 一个字节 地址： A0 A1 两个字节 控制码 C ： 读地址为 0x15 写地址为 0x25 页地址 page ： 一个字节 代表现在要操作的那个页 长度 L0 L1 ： 两个字节 L0 代表高字节， L1 代表低字节，此处长度仅代表数据区域长度 数据域 D0…DN-1 ： 代表读出或者写入的数据 数据校验 CRC ： 采用 CRC-16 方式 , 代表数据域数据的校验。 结束符号：固定字符为 0x16 一个字节 读指令如下： 68 A0 A1 15 Page 0x00 0x00 CRC0 CRC1 16 正确回复： 68 A0 A1 95 Page 0x04 0x00 D0 ………… D1023 CRC0 CRC1 16 错误回复 68 A0A1D5 Page 0x00 0x00CRC0CRC1 16 Page 选择（ 0 -- 27 ） 每次读取 1K 字节数据 写指令如下： 68 A0 A1 25 Page 04 00 D0 ………… D1023 CRC0 CRC1 16 正确回复： 68 A0 A1 A5 Page 04 00 CRC0 CRC1 16 错误回复 68 A0 A1 E5 Page 00 00 CRC0CRC1 16 Page 选择（ 0 -- 27 ） 每次写 1K 字节数据 开始 IAP 升级指令 68 A0 A1 36 00 00 00 00 00 16 正确回复 68A0 A1 B6 00 000000 00 16 错误回复 68A0 A1 F6 00 000000 00 16 结束 IAP 升级指令 68 A0 A1 49 00 00 00 00 00 16 正确回复 68A0 A1 C9 00 000000 00 16 错误回复 68A0 A1 09 00 000000 00 16 发送数据帧如果发送结束到接收小于 2s, 如果超过说明 IAP 升级通信错误。 以下部分简要介绍 IAP 实现关键代码： 1 ） BOOT 实现跳转到 APP 代码： if(((*(__IO uint32_t*)appxaddr)&0x2FFE0000)==0x20000000) // 检查栈顶地址是否合法 { jump2app=(iapfun)*(__IO uint32_t*)(appxaddr+4);//APP 程序复位地址 MSR_MSP(*(__IO uint32_t*)appxaddr); // 初始化 APP 堆栈指针 jump2app(); // 跳转到 APP 程序 } 2 ） APP 程序中断向量偏移： new_vect_tableEQU 0x00001000 ; 中断向量偏移长度 ; reset Vector table address. LDR R0, =0xE000ED08 LDR R2, =new_vect_table STR R2, ; 向量表重定义点击并拖拽以移动 总结 以上章节简要介绍了 HC32L110 系列的 IAP 控制模块基本功能，详细说明了该模块的各个功能及操作步骤，用户在实际的应用开发过程中，如果需要更深一步了解该模块的使用方法及操作事项，应以 HC32L110 的用户手册为准。本章中提到的样例既可以作为用户进一步的实验与学习，也可以在实际开发中直接应用。

华大单片机 HC32F4A0 产品特性 : ARM Cortex-M4 32bit MCU+FPU ， 300DMIPS ， 2MB Flash ， 516KB SRAM ， 2USBs （ HS/FS OTG ）， Ethernet MAC ， 2CANs （ FD/2.0B ）， 2SDIOs ， DVP ， EXMC ， 32 Timers ， 16HRPWMs ， 3ADCs ， 4DACs ， 4PGAs ， 4 CMPs ， 10UARTs ， 6SPIs ， 6I2Cs ， 4I2Ss ， QSPI ， AES ， HASH （ SHA256/HMAC ）， FMAC （ FIR ）， MAU ⚫ ARMv7-M 架构 32bit Cortex-M4 CPU ，集成 FPU 、 MPU ，支持 SIMD 指令的 DSP ，全指令跟踪单元 ETM ，及 CoreSight 标准调试单元。工作主频 240MHz ，达到 300DMIPS 或 825Coremarks 的运算性能 . ⚫ 华大单片机 HC32F4A0 内置存储器 – 2MBKByte 的 dual bank Flash memory – 516KByte 的 SRAM ，包括 128KByte 的单周期访问高速 RAM ⚫ 华大单片机 HC32F4A0 电源，时钟，复位管理 – 系统电源（ Vcc ）： 1.8-3.6V – 6 个独立时钟源：外部主时钟晶振（ 4-24MHz ），外部副晶振（ 32.768kHz ），内部高速 RC （ 16/20MHz ），内部中速 RC （ 8MHz ），内部低速 RC （ 32kHz ），内部 WDT 专用 RC （ 10kHz ） – 包括上电复位（ POR ），低电压检测复位 (PVD1R/PVD2R) ，端口复位（ NRST ）在内的 15 种复位源，每个复位源有独立标志位 ⚫ 华大单片机 HC32F4A0 低功耗运行 – 外设功能可以独立关闭或开启 – 三种低功耗模式： Sleep ， Stop ， Power down 模式 – VBAT 独立供电支持超低功耗 RTC ， 128Byte 备份寄存器， 4KByte 备份 SRAM ⚫ 外设运行支持系统显著降低 CPU 处理负荷 – 16 通道双主机 DMAC – USBHS ， USBFS ， Ethernet MAC 专用 DMAC – 8 个数据计算单元（ DCU ） – 数学协处理单元（ MAU ），支持 Sin/Sqrt – 支持 16 阶 FIR 数字滤波器（ FMAC ） – 支持外设事件相互触发（ AOS ） ⚫ 华大单片机 HC32F4A0 高性能模拟 – 3 个独立 12bit 2.5MSPS ADC – 3 个同时采样保持电路实现 3 通道同时采样 – 4 个独立 12bit 15MSPS DAC – 4 个可编程增益放大器（ PGA ） – 4 个独立电压比较器（ CMP ） – 1 个片上温度传感器（ OTS ） ⚫ Timer – 8 个多功能 32/16bit PWM Timer （ Timer6 ） – 16 个 50ps 高分辨率 PWM （ HRPWM ） – 3 个 16bit 电机 PWM Timer （ Timer4 ） – 12 个 16bit 通用 Timer （ TimerA ） – 4 个 16bit 通用 Timer （ Timer2 ） – 2 个 16bit 基础 Timer （ Timer0 ） – 实时时钟 Timer （ RTC ） – 2 个 WDT ，支持内部专用时钟 ⚫ 142 个 GPIO – 134 个 5V-tolerant IO ⚫ 32 个通信接口 – 10 个 USART ，支持 ISO7816-3 协议 – 6 个 SPI – 6 个 I2C ，支持 SMBus 协议 – 4 个 I2S ，内置音频 PLL – 2 个 SDIO ，支持 SD/MMC/eMMC 格式 – 1 个 QSPI ，支持 240Mbps 高速访问（ XIP ） – 2 个 CAN ，支持 CAN2.0B, 支持 CAN FD – 2 个 USB 2.0 ，分别支持 HS ， FS ，内置 FS PHY ，支持 Device/Host – 1 个 10/100M Ethernet MAC ，支持专用 DMA ， IEEE 1588-2018 PTP ， MII/RMII 接口 ⚫ 外部存储器控制器 EXMC – 支持静态 Memory 控制器 – 支持动态 Memory 控制器 ⚫ 数据加密功能 – AES/HASH （ SHA256/HMAC ） /TRNG ⚫ 华大单片机 HC32F4A0 封装形式： LQFP176 （ 24×24mm ） LQFP144 （ 20×20mm ） LQFP100 （ 14×14mm ） VFBGA176 （ 10×10mm ） TFBGA208 （ 13×13mm ）