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基于CW32F030單片機的便攜充電槍應用方案

來源： elecfans

2023-12-22

類別：新能源

拍明芯城

新能源汽車快速發展和普及，但隨之而來的“續航焦慮”也困擾著廣大車主。于是，可隨身攜帶、只要有標準插座就能為“愛車”充電的便攜式充電槍進入消費者視野。

便攜式充電槍作為即插即用型充電設備，結構簡潔、操作簡單，不受充電場地限制，滿足電動車主隨時充電的應用訴求。此外，便攜式充電盒在使用過程中性能穩定，相比模式一無保護式充電，充電安全有保障。

圖為：思皓新能源車的便攜充電槍

思皓創建于2018年4月24日，此品牌為安徽江淮汽車集團股份有限公司與大眾汽車集團(中國)合資成立的大眾汽車(安徽)有限公司(原名江淮大眾汽車有限公司)發布全新品牌。同時也是大眾旗下子品牌之一。

通過拆解思皓新能源車的便攜充電槍，我們發現武漢芯源半導體的CW32F030C8T6在其作為核心主控芯片。

作為充電槍的核心部件，不僅要求充電安全可靠，而且還需要適應從東北極寒到三亞酷熱的各種使用環境，這對MCU要求極高，這說明武漢芯源半導體的CW32F030C8T6單片機已得到一線主機廠的認可。

武漢芯源半導體的CW32F030C8T6，支持-40～105℃的超寬溫度范圍，也有已公開HBM ESD 8KV、EFT 4KV等測試結果，全部ESD和Latch Up指標達到國際標準最高等級，可以確保充電槍安全穩定的工作。

CW32F030C8T6在充電槍中的應用框圖

CW32F030C8T6特色及優勢點?：

√ARM Cortex-M0+ 32位內核;

√12位高精度ADC;

√105℃耐溫，適用多種工業/汽車應用

√支持DeepSleep模式，節省功耗;

√8KV ESD，4KV EFT抗干擾，從容應對EMC;

√3路UART，調試更方便

武漢芯源CW32F030評估板介紹

CW32F030CxTx StartKit 評估板為用戶提供一種經濟且靈活的方式使用 CW32F030CxTx 芯片構建系統原型，可進行性能、功耗、功能等各方面快速驗證。CW32F030CxTx StartKit 評估板需要搭配 CW-DAPLINK 調試器一起使用。該評估板配有 CW32F030 StartKit 軟件包及 CW32F030-StdPeriph-Lib 固件庫和例程。

1.評估板特性

● CW32F030CxTx 微控制器(ARM? Cortex?-M0+ 最高主頻 64MHz)，LQFP48 封裝，64K 字節 FLASH，8K 字節 RAM

● 3 顆 LED：

電源指示燈(LED3)，用戶指示燈(LED1，LED2)

●三個輕觸開關：

復位輕觸開關(S3)，用戶輕觸開關(S1，S2)

●USB 轉串口芯片(CH340N)

●FLASH 芯片(W25Q64JVSSIQ)

●EEPROM 芯片(CW24C02AD)

●板載接口：

Mini USB 接口(串口通信，USB 供電)

下載器調試接口

所有 GPIO 口通過排針引出

●多種方式供電：USB VBUS 供電，3.3V 供電(LD1117AS33TR)，外接 1.65V ~ 5.5V 供電

●CW32F030-StdPeriph-Lib 軟件包提供全面免費的固件庫和例程

● 支持多種集成開發環境，IAR ?，Keil?

2.特別約定

本文檔中 ON 和 OFF 設置的約定如下表所示：

3.快速開始

按照下列步驟配置 CW32F030CxTx StartKit 評估板：

▼ 確認評估板上跳線帽的位置(見下表);

▼連接 CW-DAPLINK 調試器，確認主機端驅動程序已經正確安裝，并將調試接口線正確連接至評估板;

▼給評估板供電，使用 USB 電纜(Type-A 轉 Mini USB)連接至評估板 USB 連接器 CN1;

▼紅色 LED3 點亮(電源指示燈)，綠色 LED1，LED2 交替閃爍;

▼按下 S1 按鈕，可觀察 LED1 閃爍，LED2 熄滅;

▼按下 S2 按鈕，可觀察 LED2 閃爍，LED1 熄滅;

▼可在官網下載 CW32F030 StartKit 演示軟件，有助于快速了解 CW32F030CxTx StartKit 評估板特征;

▼根據提供的例程開發用戶自己的程序。

4.注意事項

▼ CN7與CN12均可用于連接調試器，但CN7增加了BOOT引腳，可用于連接下載器;

▼ VTref與板上VDDIN為同一個網絡，需要連接調試器上的VTref接口;

▼評估板上USB 轉串口芯片、FLASH 芯片、EEPROM 芯片引腳均引出未與微控制器引腳連接，如需測試需要使用杜邦線進行連接。

5.評估板原理圖

武漢芯源CW32F030內部ADC精度是如何達到驚人的1mV?

CW32F030是武漢芯源半導體推出的基于Cortex?-M0+內核32位微處理器，內部集成一個 12 位精度，最高 1M SPS 轉換速度的逐次逼近型模數轉換器;最多支持16通道轉換;支持4路參考電壓源選擇：VDDA、ExRef、內置1.5V參考電壓、內置2.5V參考電壓;同時內置信號跟隨器，能滿足高阻抗信號測量需求。

功能框圖如下：

在實際應用中ADC采樣精度性能指標受多因素影響，要達到ADC的高性能，需要妥善處理硬件和軟件。

硬件方面

1.穩定的參考電壓源，推薦選用電池或者高性能的穩壓源給VDDA供電;

2.VDDA引腳并接4.7uF和100nF陶瓷電容到GND，最大程度消除噪聲干擾;

3.如條件許可，應將信號源和參考電壓源以屏蔽線接入到ADC輸入通道和VDDA引腳;

4.靠近芯片的ADC輸入通道引腳附近增加100nF陶瓷電容到GND，消除空間的輻射干擾。

軟件方面

1.選擇VDDA為參考電壓源;

2.ADC采樣率盡量低，ADC工作時鐘可采用128分頻，采樣周期選擇10個;

3.在采樣轉換時，除了ADC模塊外，其它外設都不要打開，采樣數據先緩存在RAM中，采樣到一定量的數據后再初始化串口，將數據通過串口發送出來;

4.在啟動ADC轉換后，MCU要進入Sleep休眠狀態(MCU停止運行)，最大程度的減小噪聲。

5.ADC轉換完成后，轉換完成中斷喚醒MCU，初始化串口，將ADC轉換結果輸出。

關鍵代碼設計如下：

//配置ADC

__RCC_ADC_CLK_ENABLE();

//ADC初始化

ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);

//ADC工作時鐘配置

ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv = ADC_Clk_Div128; //269Hz

ADC_WdtInit(&ADC_WdtStructure);

//配置單通道轉換模式

ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn= ADC_DiscardNull;

ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux= ADC_ExInputCH0;//選擇ADC轉換通道，AIN1:PA00

ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct= ADC_InitStructure;

ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct= ADC_WdtStructure;

ADC_SingleChOneModeCfg(&ADC_SingleChStructure); //初始化單通道單次采樣

ADC_ITConfig(ADC_IT_EOC, ENABLE); //使能ADC的EOC中斷

ADC_EnableIrq(ADC_INT_PRIORITY);

ADC_ClearITPendingAll();

ADC_Enable(); //ADC模塊使能

SysTickDelay(2); //延時2S

CW_ADC->START = 0X01; //啟動ADC開始轉換

SCB->SCR = 0; // MCU進入Sleep狀態

__WFI();

本次測試中，配置系統時鐘為1M，ADC采樣時鐘分頻比設置為128，采樣時鐘10個周期，計算ADC的采樣率為=1000000/128/29=269Hz。

使用精密穩壓電源(GPP-2323)給VDD和VDDA供電，穩壓源設置輸出電壓為3.30V，用普通測試線雙絞后接入(如有測試條件建議用同軸線接入)，實測引腳電壓為3.299V;待測信號源用1節干電池提供，用同軸線接入，實測引腳電壓為1.615V。

測試10次，每次測試100個數據，實測結果如下：

由測試結果可以看到，10次共1000次采樣，最大采樣值為2006，最小采樣值為2003，采樣值變化僅僅4LSB，集中度非常高。如下圖所示：

下面分析一下實際的測試誤差。

采樣值2006對應：2006*3.299/4095=1.616V

采樣值2003對應：2003*3.299/4095=1.614V

和信號源電壓1.615V相比，最大相差正負1mV。

可見CW32F030芯片的ADC性能非常好，能滿足常規mV級別應用。

2.4GHz合封芯片CW32R030

武漢芯源全新RF系列芯片CW32R030是基于武漢芯源自主MCU與磐啟微電子的2.4G射頻前端的SIP芯片，相對于分立器件方案更具成本優勢，采用6mm×6mm×0.75mm超小尺寸QFN48封裝，除了縮小PCB尺寸，同時也降低了射頻布局難度，滿足客戶不同的應用領域以及不同的產品規格。

圖：CW32R030內部框圖

CW32系列MCU在上市以來，已經廣受市場好評。此次推出CW32R030系列是對通用單片機市場的補充，也表明了武漢芯源持續投入物聯網無線通信市場的決心。CW32R030支持2400MHz~2483MHz通信頻段，兼容BLE及XN297L數據包，可編程輸出功率高達+10dBm，擁有-88dBm良好的接收靈敏度，支持自動應答及自動重傳功能。結合相關例程和SDK，能夠在極少數外圍器件的支持下方便的實現手機APP或小程序與MCU以及MCU之間的短距離通訊。

圖：CW32R030射頻前端功能框圖

CW32R030內置Cortex-M0+內核，最高主頻64MHz，FLASH容量為64KB，SRAM容量為8KB;外設主要包括：1路12位ADC、3路UART、1路SPI、2路IIC以及多路定時器等功能模塊。非常適合各種無線產品應用領域，比如：遙控器、電子煙、無人機、玩具、電子圍欄、電子標簽、低端稱、照明、門鎖、鍵盤鼠標等產品。

圖：CW32R030 家族產品功能列表