基于HK32A040车规MCU的汽车矩阵车灯方案

汽车安全行驶对整车照明系统的要求正在向智能化方向发展。车灯位于汽车两侧，前期有各种各样的实现包括氙气灯、LED灯等等光源技术。矩阵大灯对汽车照明系统朝着安全性和智能化兼具的方向发展起到了重要推动作用。矩阵大灯可以精细控制到每一个小灯珠，从而让车灯具有智能化指示，对汽车的安全行驶起到了有力保障。

矩阵大灯是依照引流矩阵的形式布局LED大灯，由若干颗LED灯珠组成，可以依照远方的灯光效果全自动调节车灯，实现了对每颗灯珠的控制做到独立开关ON/OFF并能实现亮度调节。例如可以自行开启或关掉车灯、自行转换近/远光灯、自动调节直射相对高度等，其功能除了可以对道路照明的需求，也能做到照明区域的精准指向。矩阵LED大灯上设立了多个的照明分区，每个分区内的LED灯珠都可以在被独立控制开启、关闭，并进行亮度调节，从而实现大灯的自动开闭、自动切换远近光灯、防眩目远光灯、自动调节照射高度等功能。其优势就是矩阵式大灯能更加精准、更加安全实现多光型、多区域、高精度照明，以确保行车安全。普通LED大灯只有两组灯组，一个为近光灯，另外一个为远光灯。而矩阵式LED大灯的两组灯组当中又分出了很多组，LED灯珠都能够独立操控，灵活的运用能够提高大灯的功能性与延展性，所以矩阵式大灯在夜间行驶的时候作用是至关重要的。汽车照灯系统主要由微控制系统、电源部分、LED电源电路、通讯接口电路四大硬件部分组成，其中微控制系统作为汽车照灯的核心部分，需要采用车规级MCU来保障汽车照灯的抗干扰、可靠性、数据的精准性。

航顺HK32A040 矩阵大灯方案介绍

航顺汽车推出的LED矩阵式照灯解决方案，其核心在于采用HK32A040这款全新的汽车级MCU作为主控。方案利用HK32A040丰富的控制和通讯接口实现主机对大灯的矩阵控制，内部Flash模拟EEPROM功能来记录汽车照灯LED的相关数据，旨在极大提升驾驶的舒适性和安全性。

在方案中，HK32A040作为主控MCU，主要负责控制LED电源电路的启动和电流输出。它通过CAN总线与车身控制模块（BCM）以及其他电子控制单元（ECU）进行连接，以实现信息的传递与交互。同时，HK32A040还通过UART接口与LED矩阵控制芯片进行通信，从而实现对LED矩阵的精确控制。

当HK32A040接收到BCM发送的控制命令时，它会进行解析并根据需要调整LED的工作状态。此外，该MCU还通过ADC（模数转换器）采集温度数据，根据这些数据控制散热部件的工作，以确保LED能够在安全的工作温度下运行。

在电源部分，整个微控制系统由3.3V电源供电，而LED Driver则通过Boost-Buck电路获得恒流源。HK32A040通过SPI接口可以调整该恒流源的输出电流，以满足不同LED的工作需求。

最后，在LED灯板部分，通过CAN收发器可以实现对灯板的控制，进而实现像素级的LED阵列控制。这使得LED矩阵式照灯能够呈现出更加细腻、丰富的照明效果，为驾驶者提供更加优质的照明体验。

系统框图



HK32A040系列车规MCU主要规格

o CPU 内核

• ARM® Cortex® -M0

• 最高时钟频率：96 MHz

• 24 位 System Tick 定时器

• 支持中断向量重映射（通过 Flash 控制器的寄存器配置）

o 工作电压范围

• 单电源域（主电源 VDD）：1.8 V ~ 3.6 V

• 备用电源（VBAT）：1.8V ~ 3.6V产品概述

o 典型工作电流

• 运行（Run）模式：6.1mA@96MHz；1.6mA@8MHz

• 睡眠（Sleep）模式：4.7mA@96MHz

• 停机（Stop）模式：

• LDO 全速：0.7mA@3.3V

• LDO 低功耗：60μA@3.3V

• 待机（Standby）模式：1.6μA@3.3V

• 关机（Shutdown）模式：0.4μA@3.3V

o 存储器

• 124Kbyte Flash

• CPU主频不高于 24 MHz 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。

• 支持加密Flash存储的指令和数据，可防止Flash 内容受到物理攻击。

• 10K byte SRAM

o 数据安全

• CRC校验硬件单元

• 多种安全加密模块，包括AES、HASH和TRNG

o 时钟

• 外部高速时钟（HSE）：支持 4 ~ 32 MHz，典型值为 8MHz

• 外部低速时钟（LSE）：32.768 kHz

• 片内高速时钟（HSI）：8 MHz/14 MHz/56 MHz可配置

• 片内低速时钟（LSI）：40 kHz

• PLL时钟：最高 96MHz

• 芯片管脚输入时钟（EXTCLK）

o 复位

• 外部管脚复位

• 电源复位（POR/PDR）

• 软件复位

• 看门狗（IWDG 和 WWDG）复位

• 低功耗管理复位

• 选项字节装载器复位

o 可编程电压监测器（PVD）

• 8级检测电压门限可调

• 上升沿和下降沿检测可配置

o GPIO端口

• 最多支持55个GPIO引脚

• 每个GPIO引脚都可配置为外部中断输入

o 数据通信接口

• 2 路 USART：支持主同步SPI和调制解调器的硬件流控，具有ISO7816 接口、LIN、IrDA 功能以及自动波特率检测和停机（Stop）模式下唤醒特性。产品概述

• 最多 2 路高速 SPI：支持4 至16 位可编程数据帧，带复用的I2S 接口。

• 最多 2 路 I2C：支持超快速模式（1 MHz）、SMBus 和 PMBus。在 Stop 模式下，支持数据接收唤醒。

1 路 LPUART：支持在最小功耗下进行异步串行通讯、单线半双工通信、调制解调器的硬件流控（CTS/RTS）以及多处理器通信。

• 1 个 CAN：支持 CAN 协议（2.0A 和 2.0B 主动模式）

o 定时器及 PWM 发生器

• 1 个 16 位高级定时器（4 路 PWM 输出，其中 3 路带死区互补输出和刹车功能）

• 5 个16位和 1个 32 位通用定时器（TIM2/TIM3/TIM14/TIM15/TIM16/TIM17）

• 1 个 16 位基本定时器（TIM6）

o 片内模拟电路

• 1 个 12 位 SAR ADC（多达 16 路模拟信号输入通道）最高转换器频率：1MSPS支持自动连续转换、扫描转换功能具有 3 路模拟比较器

o DMA 控制器（带 7 个通道）

• 支持定时器、ADC、SPI、I2C、USART、AES、HASH 等多种外设触发。

o 温度传感器

• 模拟输出连接到 A/D 转换器独立通道

o 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）

o 定点数除法/开方运算单元

• 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

o 4 个可编程逻辑单元（CLU），处理简单的逻辑运算

• 电机加速（EMACC）硬件化算法，提高电机算法处理速度

o 日历RTC

• 带闹钟功能

• 可从停机或待机状态周期唤醒

o 96 位芯片 UID 标识

o 可靠性

• 通过HBM6000V/CDM2000V /MM200V/LU200mA 等级测试。

o 工作温度范围(1)：-40°C ~ +125°C