解锁水泵无限可能：航顺 HK32M070 赋能水泵控制

一、市场规模与增长

水泵作为关键的流体输送设备，广泛应用于生活用水、工业生产、农业灌溉、商业场所和医疗设备等领域。随着全球经济增长、城市化进程推进以及各行业的发展，水泵市场规模持续扩大。近年来，物联网、人工智能等技术的不断成熟，促使水泵智能化程度不断提高，如实现自动监测、远程控制等功能，大大提高了水泵的运行效率和便捷性，同时也推动了水泵市场的快速发展。此外，水泵节能技术受到广泛关注，采用变频调速技术的水泵可根据实际需求调整输出功率，减少能源消耗，进一步拓展了市场规模。据相关市场研究报告显示，未来几年水泵市场将保持稳定的增长态势。

二、市场应用

生活用水：在日常生活中的饮用水输送、热水循环等场景，水泵是不可或缺的设备。例如，家庭中的太阳能热水器、电热水器等需要水泵进行水循环，以确保用户能够随时使用到热水。

工业生产：工业领域的冷却循环系统、喷漆系统、污水处理系统等都大量使用水泵。在冷却循环系统中，水泵负责将冷却液输送到各个需要冷却的部位，保证设备的正常运行；在喷漆系统中，水泵则用于输送油漆，使喷漆过程更加均匀和高效。

农业灌溉：农业是水泵的传统应用领域之一，用于将水源输送到田间地头，满足农作物的生长需求。随着农业现代化的发展，智能灌溉系统逐渐普及，水泵在其中发挥着关键作用，可根据土壤湿度、气象条件等因素自动控制灌溉时间和水量，提高水资源的利用效率。

商业场所：酒店、商场、写字楼等商业场所的空调系统、消防系统等都需要水泵的支持。在空调系统中，水泵用于输送冷冻水或冷却水，以实现室内的温度调节；在消防系统中，水泵则负责提供足够的水压和流量，确保火灾发生时消防设备的正常使用。

医疗设备：在医疗领域，如血液透析机、心脏肺部旁路系统等医疗设备中，水泵用于输送液体，且对精度和可靠性要求极高，以确保医疗过程的安全和有效。

三、方案概述

航顺HK32M070水泵解决方案以HK32M070系列芯片为核心，该芯片采用ARM Cotex-M0内核，最高主频64MHz，内置32KFLASH和4KSRAM，具有高性能、低功耗的特点。方案通过集成多种功能模块，如高级定时器、高精度ADC、运放、比较器、电机算法加速引擎等，实现了对水泵的高效控制和精准调节。可广泛应用于各类水泵的控制场景，满足不同用户对水泵性能、节能和智能化的需求。

四、方案核心优势

高集成度与成本优势：HK32M070内部集成了丰富的功能模块，如高级定时器带3路互补PWM、高精度ADC、6MHz带宽轨到轨运放、比较器、32位针对霍尔传感器的捕获时钟、硬件除法器以及电机算法加速引擎等，减少了外部元件的使用，大幅精简板级器件，有效降低了BOM成本。

高效电机控制：采用先进矢量控制算法，支持电机的毫秒级启停响应与无级调速控制，通过实时负载监测和PID闭环调节，显著提升水泵系统运行效率及动态响应性能，同时降低启动电流冲击和机械损耗，实现全工况范围内的最优能效匹配，提高水泵的工作效率和响应速度。

高精度信号采集与处理：芯片内置1个12位高精度ADC转换器，ADC转换速率高达6MSPS，支持多个通道的信号采集，并且每个ADC通道配置独立的结果寄存器，可实现对水泵运行参数如电流、电压、温度等的精确监测，以便及时调整水泵的工作状态，确保其稳定运行。

丰富的接口与通信能力：支持多种通讯接口，包括2个串口、1个I2C、1个SPI等，方便与上位机或其他设备进行通信，实现远程控制和数据传输，满足水泵系统的智能化升级需求。

高可靠性和安全性：具备过压、欠压、短路、缺相、过流、过温等多种保护功能，可有效防止水泵在异常工况下损坏，延长其使用寿命，提高系统的可靠性和安全性。

产品系统框图

航顺HK32M070系列MCU主要规格

• CPU内核
  • ARM? Cortex?-M0
  • 最高时钟频率：64MHz
  • 24位System Tick定时器
• 工作电压范围
  • 单电源域（主电源VDD）：2.2V~5.5V
• 工作温度范围：-40°C ~ +105°C
• 典型工作电流
  • 运行模式（Run）
  • - 2.01mA@5V@8MHz
  • - 4.28mA@5V@64MHz
  • 睡眠模式（Sleep）
  • - 1.16mA@5V@40kHz
  • - 2.01mA@5V@8MHz
  • - 2.13mA@5V@64MHz
  • 停机模式（Stop）
  • -正常停机模式（Normal）：0.19mA@5V@40kHz
  • -低功耗停机模式（Low-Power）：0.04mA@5V@40kHz
• 存储器
  • 32 Kbyte Flash
  • - CPU主频不高于24MHz时，支持0等待总线周期访问Flash。
  • - Flash具有数据安全保护功能，可分别设置读保护和写保护。
  • 4Kbyte SRAM
• 时钟
  • 片内高速时钟（HSI）：8/64MHz
  • 片内低速时钟（LSI）：40kHz
  • GPIO外部输入时钟：≤32MHz
• 复位
  • 外部引脚复位（NRST引脚）
  • 选项字节装载器复位
  • 窗口看门狗计数终止（WWDG复位）
  • 独立看门狗计数终止（IWDG复位）
  • 电源复位（POR/PDR/BOR）
  • 软件复位（SW复位）
• GPIO端口
  • 支持最多30个GPIO端口
• 数据通信接口
  • 2路UART
  • 1路I2C
  • - 1MHz /400kHz/100kHz传输模式
  • 1路高速SPI
  • -最高18Mbps传输速率
• 定时器
  • 1个16位电机专用高级定时器（ATU）
  • - 3路PWM互补输出，均带PWM前后不对称死区
  • -支持6路独立PWM输出
  • -支持外部引脚信号刹车以及内部比较器输出信号刹车
  • -支持两个独立触发信号以触发ADC同步采样
  • -支持ADC双Group采样模式触发
  • 2个通用定时器（UTU1为32位，UTU2为16位）
  • -支持2路独立PWM输出模式
  • -支持1路互补PWM输出模式
  • -支持单次触发ATU或另外一个UTU
  • -支持周期触发ADC采样
  • 1个24位霍尔定时器（HTU）
  • -支持三路霍尔信号输入
  • -霍尔相序检测
  • -换相平均计时功能支持2/4/8次换相平均
  • - HTU和比较器CMP联动计数
• 除法和开方运算单元（DVSQ）
  • 支持32位定点数除法，可同时得到商和余数
  • 支持32位定点数高精度开方
• 片内模拟电路
  • 1个12位双路采保SAR ADC（多达14路外部模拟信号输入通道，对应16个外部引脚）
  • - 12位分辨率
  • -最高转换频率：2.285MSPS
  • - ADC具有可编程采样时间，各采样通道的采样时间可独立配置。
  • -转换数据支持左对齐和右对齐。
  • -支持内部模拟电路采样（PGA1_OUTA、PGA1_OUTB、PGA2_OUT、VDIV_OUT、内部温度传感器、内部参考电压、）
  • -支持两个采样组采样（可自定义采样通道）
  • -支持软件触发和多个硬件触发源触发（ATU的TRG0和TRG1、UTU1/2、CMP等）
  • -支持模拟窗口比较功能
  • -采样组具有独立的通道数据结果寄存器
  • -支持过采样平均功能
  • - VREFP内部供电电压可选：可以从2.4V、3.6V和VDDA中三选一作为ADC的参考电压
  • 内部参考电压VREFINT（即BGV）
  • -内部参考电压输出连接到ADC的独立通道
  • 2个电压比较器
  • -比较器的参考电压可来自外部信号输入，也可来自内部电压分压器VDIV
  • -比较器的输出可作为高级定时器ATU的刹车
  • -支持BEMF内部中心点检测
  • -支持来自于ATU的PWM空白信号屏蔽功能
  • 2个可编程运算放大器
  • -增益倍率（x1、x4、x8、x12、x20、x40）可编程
  • -支持P端输入内置偏置电压
  • - PGA1支持两组输入信号轮询放大
  • -运放直接输出到ADC采样
• 96位芯片UID标识
  • 用作序列号和安全密钥
  • 激活安全自举过程
• CPU跟踪与调试
  • SWD调试接口
  • ARM? CoreSightTM调试组件（ROM-Table、DWT和BPU）
  • 自定义DBGMCU调试控制器（低功耗模式仿真控制、调试外设时钟控制、调试及跟踪接口分配）
• 可靠性
  • 通过CDM 2000V/HBM 6000V等级测试