充电“芯”巅！航顺HK32F407携超强算力开启充电交流桩先享计划

一、规模与增长

随着全球新能源汽车保有量的不断攀升，充电交流桩市场规模呈现出快速增长的态势。据相关数据显示，预计到2025?年，全球新能源汽车充电桩市场规模有望达到?200?亿美元左右，2021-2025?年期间年复合增长率将超过?30%。在我国，新能源汽车的大力推广和应用，使得充电交流桩市场需求持续旺盛，越来越多的企业开始布局这一领域，推动了整个市场规模的不断扩大。

二、市场应用

（1）住宅小区：为新能源汽车车主提供便捷的充电服务，满足车辆夜间停放时的充电需求，车主可以在回家休息的同时为车辆充能，方便日常使用。

（2）商业场所：如购物中心、超市、写字楼等，安装充电交流桩可以吸引更多的新能源汽车车主前来消费，增加商业场所的人流量和营业额，同时也能为车主提供便利，提升商业场所的服务质量和竞争力。

（3）工业园区：方便园区内企业员工的新能源汽车充电，有助于提高员工的满意度和工作效率。此外，园区内的物流车辆等也可以利用充电交流桩进行充电，降低运营成本。

（4）公共区域：包括停车场、路边停车位等公共场所，合理布局充电交流桩可以完善城市的充电基础设施，提高新能源汽车的使用便利性，促进新能源汽车的进一步推广和普及。

三、方案概述

航顺HK32F407?是一款高性能的?ARM Cortex-M4?内核?MCU，主频?168MHz，具有高达?1MB Flash?和?256KB SRAM，具备强大的数据处理和存储能力，能够满足充电交流桩复杂的计算和数据存储需求。基于?HK32F407?的充电交流桩解决方案，其架构主要包括以下几个部分：

（1）主控单元：以HK32F407?为核心，负责整个充电交流桩的控制和管理，运行各种充电算法和控制逻辑，实现对充电过程的精确控制和管理。

（2）充电模块：根据主控单元的指令，将交流电转换为直流电，并为新能源汽车的电池进行充电。同时，实时监测充电电流、电压等参数，并将数据反馈给主控单元。

（3）通信单元：具备多种通信接口，如以太网、CAN、485?等，可实现充电交流桩与云端服务器、移动终端等设备之间的数据通信和信息交互，方便用户远程监控充电状态、查询充电信息等，同时也便于运营管理人员对充电交流桩进行远程管理和维护。

（4）显示与操作单元：通过TFT显示屏或触摸屏等人机交互设备，显示充电状态信息、充电电量、充电费用等信息，用户可以通过按键或触摸操作进行充电参数设置、启动/?停止充电等操作。

（5）保护与控制单元：根据主控单元的指令，实现对充电交流桩的过流、过压、短路等保护功能，同时控制充电模块的充放电过程，确保充电交流桩和新能源汽车在充电过程中的安全。

四、方案核心优势

（1）高性能计算能力：168MHz?的高主频以及内置的单精度浮点单元?FPU，使?HK32F407?能够快速处理大量的充电数据，实时运行复杂的充电算法，如电池状态估计算法等，提高充电控制的精度和效率，确保充电过程的稳定性和可靠性。

（2）丰富的外设接口：提供了多种通信接口和外设功能，如以太网、CAN、485、UART、USB OTG?等，方便与各种设备进行连接和通信，满足充电交流桩与其他系统集成的需求，实现更广泛的应用和功能扩展。

（3）高精度采样与监测：具有多个12?位?ADC?通道，能够实现对充电电流、电压、温度等参数的高精度采样和监测，采样误差小，测量精度高，为准确评估充电状态和进行精确控制提供了可靠的数据基础，有效保障充电的安全性和效率。

（4）强大的安全与保护功能：内置硬件加密模块，如AES256、TRNG?等，可对充电数据和通信数据进行加密处理，防止数据泄露和篡改，保障充电交流桩的信息安全。同时，具备完善的保护机制，能够快速响应充电过程中的异常情况，实现过流、过压、短路等多重保护功能，确保充电交流桩和新能源汽车的安全运行。

（5）低功耗设计：支持多种低功耗模式，如睡眠模式、停机模式等，可根据充电交流桩的工作状态自动切换，降低系统功耗，延长设备的使用寿命，提高设备的能效比，特别适用于对功耗要求严格的公共充电场景和住宅小区等。

（6）宽温度工作范围：可在- 40℃~105℃的温度范围内稳定工作，适应各种恶劣的环境条件，满足充电交流桩在不同地域和气候环境下的使用需求，确保设备在高温、低温等极端温度下的性能和可靠性不受影响。

产品系统框图

航顺HK32F407系列MCU主要规格

• ARM? Cortex?-M4 Core
• 最高时钟频率：168 MHz
• 24?位?System Tick?计时器
• 工作温度范围：-40°C ~ 105°C
• 工作电压范围
• 双电源域：主电源VDD?为?1.8 V ~ 3.6 V、备份电源?VBAT?为?1.8 V ~ 3.6 V。
• 当主电源掉电时，RTC?模块可继续工作在?VBAT?电源下。
• 当主电源掉电时，VBAT?电源为?80 Byte?备份寄存器供电。
• VDD?典型工作电流
• 运行（Run）模式：18.04mA@168MHz；2.63mA@16MHz
• 睡眠（Sleep）模式：12.04mA@168MHz；2.08mA@16MHz
• 停机（Stop）模式：
• Stop_MR：1.03mA
• STOP LP-FPD：9.34mA
• 存储器
• Flash?存储器包括最高?1 Mbyte?的主区?Flash，30 Kbyte?的信息块。
• 当CPU?主频不高于?24 MHz?时，支持?0?等待总线周期。
• Flash?具有代码安全保护功能，可分别设置读保护和写保护。
• 8 Kbyte CPU?指令?Cache?缓存
• 1 Kbyte CPU?数据?Cache?缓存
• 192 Kbyte?片内?SRAM?和?64 Kbyte CCM SRAM
• 80 Byte?备份寄存器和?4 Kbyte?备份?SRAM
• FSMC?模块可外挂?1 Gbyte NOR/PSRAM/NAND/PC Card?存储器（其中，256 Mbyte?的空间可以存放指令，可用于片内?Cache?缓存）。
• QSPI?模块可外挂?256 Mbyte NOR Flash?存储器（可存放指令，可用于片内?Cache?缓存）。
• 时钟
• 外部HSE：4 ~ 32 MHz
• 外部LSE：32.768 kHz
• 片内HSI?时钟：64 MHz/16 MHz/8 MHz
• 片内LSI?时钟：32 kHz
• PLL?输出时钟：168 MHz（最大值）
• GPIO?外部输入时钟：1~42 MHz
• 复位
• 外部管脚复位
• 电源复位
• 软件复位
• 看门狗（IWDG?和?WWDG）定时器复位
• 低功耗管理复位
• 可编程电压检测（PVD）
• 8?级检测电压门限可调
• 上升沿和下降沿检测可配置
• 通用输入输出端口（GPIO）
• 64?脚封装?MCU?提供?51?个?GPIO?引脚，100?脚封装?MCU?提供?82?个?GPIO?引脚，144?脚封装MCU?提供?114?个?GPIO?引脚
• 所有GPIO?引脚可配置为外部中断输入
• 内置可开关的上、下拉电阻
• 支持开漏（Open-Drain）输出
• 支持施密特（Schmitt）迟滞输入
• 输出驱动能力超高、高、中、低四挡可选
• 提供最高30 mA?驱动电流
• 数据通讯接口
• 4?个?USART
• 最多4?个?UART
• 3?个?SPI（均支持?I2S?协议）
• 3?个?I2C
• 1?个?SDIO
• 2?个?CAN（均支持?2.0A?和?2.0B?协议）
• 1?个?QSPI
• 1?个?USB OTG HS
• 1?个以太网接口（仅?HK32F407?系列支持）
• 音视频数据接口
• 1?个数字照相机接口（DCMI）
• 4?路?TFT?接口
• 定时器
• 2?个高级定时器：TIM1/TIM8
• TIM1/TIM8?具有刹车功能和?4?路?PWM?输出，其中?3?路带死区互补输出
• 10?个通用定时器：TIM2~5?和?TIM9~14
• 8?个?16?位通用定时器：TIM3~4?和和?TIM9~14
• 2?个?32?位通用定时器：TIM2/TIM5
• 2?个基本定时器：TIM6/TIM7
• 支持CPU?中断、DMA?请求和?DAC?转换触发
• 红外遥控接口：配合红外LED?使用，可实现远程遥控功能。
• DMA?控制器
• 2?个通用双端口?DMA：DMA1?和?DMA2
• 每个DMA?具有?8?个数据流，每个数据流有多达?8?个通道
• 支持Timer、ADC、DAC、SPI、I2C、USART、UART?等多种外设触发。
• RTC?时钟计数器，配合软件记录年月日时分秒
• 片内模拟外设
• 3?个?12?位?2 MSPS 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）。支持三?ADC?模式，采样率最高?6 MSPS。
• 2?个?12?位?DAC
• 1?个温度传感器
• 1?个内部参考电压源
• 1?个?VBAT?电源电阻分压器（分压器输出在片内与?ADC?相连，实现?VBAT?电源电压监控）
• ID?标识
• 每颗芯片提供一个唯一的96?位?ID?标识
• 调试及跟踪接口
• SW-DP?两线调试端口
• JTAG?五线调试端口
• ARM DWT、FPB、ITM、TPIU?调试追踪模块
• 单线异步跟踪数据输出接口（TRACESWO）
• 四线同步跟踪数据输出接口（TRACED[3:0]，TRACECK）
• 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 1750V/LU 200mA/HBM 3500V?等级测试

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