电表专用mcu芯片（超低功耗MCU在表计行业的应用）

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华大超低功耗MCU

简介

华大半导体有限公司（简称华大半导体）是中国电子信息产业集团有限公司（CEC）整合旗下集成电路企业而组建的专业子集团。2014年5月8日在张江高科技园区注册，注册资本金39.75亿元，旗下拥有16家子公司，含三家上市公司，总资产规模超过100亿元。覆盖了集成电路设计、制造、封测及应用全产业链，公司连续多年位居中国十大集成电路设计企业前列。

MCU事业部成立自2016年，现有员工近150人，其中85%以上为研发人员。芯片设计与应用开发核心团队平均MCU行业经验大于10年。

华大MCU的超低功耗技术能力来自于长期的技术耕耘与投入，在2013年研发国内首颗量产的超低功耗MCU HC16L系列，实现国产超低功耗MCU零的突破。持续的投入和研发,使得MCU超低功耗性能保持国内领先、国际先进地位。其核心技术特点体现在nA级超低待机功耗、μS级高速唤醒、μA/MHz级高能效比这三个方面，其中的超低待机功耗与高速唤醒能力同时具备，能够真正满足大量物联网应用长期待机、实时响应的应用需求。

华大超低功耗MCU

在水气表上 | 的发展

经过4年的市场耕耘，目前在智能水表领域已经拥有30%左右的市场占有率。

图1 2014 – 2019年出货量（单位：K）

超低功耗MCU内核从16bit 80C251内核迁移到32bit ARM Cortex-M0 内核。供电范围由1.8~3.3V扩大到1.8~5.5V，适应更多系统应用。RAM和Flash 也从8KB/32KB的配置扩展到32KB/256KB的配置。其中HC32L超低功耗系列产品具备从16PIN到100PIN封装的全覆盖，同一封装的不同系列具备封装全兼容的功能，便于客户快速迁移全系列开发。

增加了脉冲计数模块PCNT、低功耗串口LPUART、低功耗定时器LPT等具有低功耗特殊的外设，极大丰富和扩展了超低功耗应用。芯片功耗也从最低功耗0.9μA降低到0.5μA，同时其他已有外设在功能和性能也做了大幅度优化。

针对某些应用特点，实现了外部元器件的高度集成，有利于客户降低BOM成本和增强板级可靠性。针对物联网数据传输安全特性，芯片内部集成了RNG、AES、UID、CRC模式实现数据传输加密功能，具有高安全特性。

图2 HC32L系列 外设结构图

华大超低功耗MCU

在水气表上 | 的特点

智能水表和智能燃气表电池供电，产品具备低功耗特点。针对行业特点，华大超低功耗MCU产品定义完美匹配行业特点。

强大灵活优异的电气特性：

华大超低功耗MCU在正常运行模式和超低功耗模式具有灵活和强大的低功耗特性。具有国际先进特性的3uA快速唤醒响应时间，特别适合频繁唤醒和休眠应用的表计和无线模块行业。

图3

特色外设助力产品发展：

• 通常仪表具有通信功能，针对超低功耗模式下通信特点。超低功耗LPUART 具备最高9600bps通信波特率，满足在超低功耗模式下，能够正常接收数据并唤醒MCU，保证数据接收正常不丢失数据；

• 低功耗定时器(LPT)和RTC以 32KHz为时钟，可在超低功耗模式下定时唤醒MCU；

• 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。针对表计行业以干簧管或者霍尔传感器为主的脉冲计量方式，该模块的应用极大的降低了产品功耗；

• 针对表计的电池电压测量和侦测，芯片内部集成了芯片电压采集。对电源电压监测开启内部低电压监测模块（LVD）。该模块可以在超低功耗模式下工作，满足时刻监测电池电量情况，一旦发现电池电压异常可以唤醒MCU，保存表计内部重要参数和相关数据；

• 芯片具有时钟校准和监测功能，可以在超低功耗模式下工作。时刻监测外部时钟是否失效停振，一旦停振可以唤醒MCU，同时时钟切换到内部时钟。等待外部时钟失效标志消失，可以再次切换到外部时钟。独立时钟的看门狗(WDT)也可在超低功耗模式下工作。该模块的配置，使芯片具备高可靠性和安全性能特点。

华大超低功耗MCU

的规划

图4 华大MCU低功耗产品分布图

图5 华大MCU低功耗产品表计行业展示图

附：表计行业推荐型号：

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