【工程師秘籍】航順芯片一文教會(huì)你中級(jí)性能的MCU應(yīng)該怎么選

趙同學(xué)是去年畢業(yè)進(jìn)入公司的技術(shù)工程師，參與了一些產(chǎn)品的開發(fā)和維護(hù)升級(jí)，使用過很多資源比較有限的入門級(jí)產(chǎn)品32位MCU。

近期，公司看好小趙，交給他一個(gè)更高端的項(xiàng)目——干勁十足的趙同學(xué)搜集了大量資料，分析得——普通的MCU已經(jīng)不能匹配這次項(xiàng)目了，唯有M3或M4內(nèi)核的MCU才能助他圓滿通關(guān)本次項(xiàng)目了。

說干就干，大方向已確認(rèn)，趙同學(xué)一腦門奔M3/M4內(nèi)核的MCU就去！

嗚呼哀哉，一做選型深似海呀~型號(hào)也忒多了吧——?dú)W美傳統(tǒng)大廠盛名在前，國內(nèi)也有數(shù)家公司迎頭趕上，推出了大量同級(jí)別的產(chǎn)品。迷?？偸乔臒o聲息就找上了年輕人，趙同學(xué)在浩瀚煙海中掙扎了許久，決定——遇事不決找老手——他找到經(jīng)驗(yàn)豐富的侯總，將自己的困境和盤托出，侯總爽朗應(yīng)允提供幫助。

接下來請(qǐng)看老手如何授之以漁——

首先，通過需要多少性能來確定內(nèi)核。如果有做過類似的產(chǎn)品，以該產(chǎn)品做參照就比較容易選。而小趙這次沒有參照，不過從已經(jīng)做的評(píng)估來看，對(duì)性能和計(jì)算的要求比較高，不需要安全指令，于是就選定使用M4內(nèi)核。這一步比較簡單也很關(guān)鍵，是一個(gè)基本的定位，通常M0/M0+/M23是入門級(jí)，M3/M4/M33是中級(jí)，M7是高級(jí)。各級(jí)別內(nèi)又稍有區(qū)別，比如M4就比M3的浮點(diǎn)計(jì)算能力強(qiáng)，還支持DSP指令，M33是更新一代的內(nèi)核，能耗降低而且增加了安全擴(kuò)展指令。

然后，看看要用到哪些外設(shè)功能。主要是包括通訊接口，模擬功能，定時(shí)器種類數(shù)量等資源。小趙需要的通訊口種類比較多，需要網(wǎng)絡(luò)控制器和USB功能，還要多個(gè)UART/SPI/IIC。ADC需要12位精度，10個(gè)通道，定時(shí)器需要一組帶死區(qū)控制的，以及多組普通定時(shí)器。整體看下來，資源需求比較多，相應(yīng)的引腳數(shù)和代碼量都比較大，初步估算可以選擇100腳或者144腳，置的Flash空間1024KByte的MCU。這里的資源、引腳數(shù)、Flash空間及系統(tǒng)主頻等都是相互關(guān)聯(lián)配置的，通常是同升同降的，所以從資源需求就基本上可以選定配置。

如此這般，基本確定芯片的主要規(guī)格后，下一步就是從各廠家的產(chǎn)品中挑選出對(duì)應(yīng)的或者相近的型號(hào)。這個(gè)工作可以自己對(duì)照廠家的選型手冊(cè)來做，但是更高效的方法是請(qǐng)教廠家或代理商的技術(shù)支持工程師，他們更熟悉產(chǎn)品，可以立即推薦合適的型號(hào)給你。你很快就可以收集到各廠家的備選型號(hào)。

那這些廠家的這些型號(hào)又怎么選呢？侯總說“so easy!”——三把尺足矣——

• 第一把尺子是芯片代碼的重用度，這個(gè)是越高越好。如果是國產(chǎn)替代，那么可以盡量多地使用以前的代碼。如果是新開發(fā)，也可以在將來上下拓展時(shí)重用現(xiàn)在的代碼。
• 第二把尺子是引腳兼容度，使用同一封裝的不同配置的MCU，甚至是不同系列不同檔次的MCU如果引腳兼容，那么在開發(fā)中發(fā)現(xiàn)要提升或降低MCU規(guī)格，就可以直接替換，不用重新做板子，方便了很多。
• 第三把尺子就更簡單了，你已經(jīng)和廠家或者代理商聯(lián)系過選型的事情，一直沒有聯(lián)系上的就往后排，聯(lián)系上的哪家服務(wù)又快又好，就是首選。

趙同學(xué)聽完，頓覺茅塞頓開，邏輯如此簡單，為何自己以前沒有想到。時(shí)不我待，趙同學(xué)趕緊動(dòng)手實(shí)際操作，一番比對(duì)篩選后，“芯”意之選誕生——HK32F407VGT7——一顆航順芯片M4內(nèi)核MCU，內(nèi)置以太網(wǎng)控制器，USB OTG HS，各種定時(shí)器和通訊口完美滿足需求。還有配套的開發(fā)包，包括驅(qū)動(dòng)和例程，還有開發(fā)板。HK32F407VGT7最得趙同學(xué)心意之處便在于其ETH和USB模塊都非常好用，與市面上歐美大廠產(chǎn)品相比毫不遜色。功能模塊也與航順其他產(chǎn)品的相同模塊兼容，拓展開發(fā)手到擒來。后續(xù)衍生新產(chǎn)品時(shí)，還能重用已有的代碼，事半功倍，趙同學(xué)仿佛已經(jīng)看到升職加薪在向自己招手啦！

趙同學(xué)“芯”選筆記——

• HK32F407 使用ARM? Cortex?-M4 內(nèi)核，CPU最高工作頻率為168 MHz，與國際大廠的時(shí)鐘配置同為168MHz，這樣系統(tǒng)及各外設(shè)模塊的時(shí)鐘設(shè)置可以完全兼容，無需重新計(jì)算與修改。還支持一級(jí)8 Kbyte指令Cache緩存和1 Kbyte 數(shù)據(jù) Cache。Cortex-M4 核支持單精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元（FPU），支持所有的 ARM 單精度數(shù)據(jù)處理指令和數(shù)據(jù)類型。
• HK32F407內(nèi)置了大容量存儲(chǔ)器：Flash存儲(chǔ)器包括最高1 Mbyte Flash、192Kbyte SRAM、64Kbyte 緊耦合（CCM）SRAM。此外，通過FSMC 模塊可外掛最多1 Gbyte容量的外部靜態(tài)存儲(chǔ)器，其中256 Mbyte的空間可以存放指令，并可用于片內(nèi)8 Kbyte 指令 Cache 緩存。通過QSPI模塊外掛256 Mbyte容量的NOR Flash存儲(chǔ)器，可存放指令，并且可用于片內(nèi)8 Kbyte指令Cache緩存。
• HK32F407 通過內(nèi)置的數(shù)字照相機(jī)接口（DCMI）、 4 路 TFT 接口和兩個(gè)通用雙端口 DMA（DMA1 和DMA2），可實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像視頻從捕獲、運(yùn)算處理到顯示的單芯片解決方案。
• HK32F407 內(nèi)置2個(gè)高級(jí)16位定時(shí)器（各支持4路PWM輸出，其中3路帶死區(qū)互補(bǔ)輸出）。8個(gè)16位通用定時(shí)器（共16路PWM輸出），2個(gè)32位通用定時(shí)器（共8路PWM輸出），還有2個(gè)16位基本定時(shí)器。
• HK32F407 提供獨(dú)立的VBAT電池電源域。當(dāng)主電源掉電時(shí)，RTC模塊可在VBAT電源供電下繼續(xù)工作。
• HK32F407 內(nèi)置了豐富的模擬電路：3 個(gè)12 位ADC（單個(gè)ADC 最多可支持高達(dá)19 個(gè)通道；可測(cè)量16 個(gè)外部信號(hào)源，2個(gè)內(nèi)部信號(hào)源和VBAT通道的信號(hào)。）、2個(gè)12位DAC、1個(gè)溫度傳感器、1個(gè)內(nèi)部參考電壓源、1個(gè)可編程電壓檢測(cè)器（PVD）、 1 個(gè)上/下電復(fù)位（POR/PDR）電路和1 個(gè)VBAT 電源電阻分壓器（分壓器輸出在片內(nèi)與ADC相連）。
• HK32F407 內(nèi)置了USB On-The-Go 高速（高達(dá)480 Mbps）設(shè)備/主機(jī)/OTG外設(shè)。USB OTG HS支持全速和高速操作。它集成了高速操作（480 Mbps）的收發(fā)器，并具有用于高速操作的 UTMI 低引腳接口（ULPI）。
• HK32F407 系列通過符合IEEE-802.3-2002 標(biāo)準(zhǔn)的介質(zhì)訪問控制器（MAC），提供了用于以太網(wǎng)局域網(wǎng)通信的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)獨(dú)立接口（MII）或縮減介質(zhì)獨(dú)立接口（RMII）。
• HK32F407 工作于-40°C ~ +105°C 的溫度范圍，供電電壓 1.8V ~ 3.6V，可滿足絕大部分應(yīng)用環(huán)境條件的要求。HK32F407支持豐富的功耗模式。HK32F407 產(chǎn)品包括 64 腳、100 腳和 144 腳封裝形式；根據(jù)不同的封裝形式，器件的外設(shè)配置有所不同。

HK32F407的開發(fā)板

由于擁有豐富的外設(shè)配置，HK32F407可適用于多種應(yīng)用場景：

? 工業(yè)控制，儲(chǔ)能逆變，充電樁，BMS電池管理等

? 智能機(jī)器人、可編程控制器、打印機(jī)、掃描儀等

? HMI人機(jī)音視頻多媒體交互

? 圖形顯示設(shè)備，門禁對(duì)講

? 語音識(shí)別設(shè)備

? 安全監(jiān)控設(shè)備

? 電機(jī)驅(qū)動(dòng)和調(diào)速控制

? 舞臺(tái)燈光，音響設(shè)備

? 無人機(jī)飛控、云臺(tái)控制

? 家用電器，炒菜機(jī)，掃地機(jī)，洗地機(jī)等