航顺芯片HK32A040：汽车OBD方案的智能“大脑”

OBD（On-Board Diagnostics System）是“车载诊断系统”的缩写，意指能为使用者提供系统自诊断与报告功能，在监控各子系统运行的同时，亦具有车辆相关部件动作控制功能的汽车内置电子系统（包含传输数据使用的标准协议）。

OBD系统处理的基础信息，则是由汽车各模块的行车电脑（ECU）产生。严格意义上说，OBD并非是我们想象中的纯硬件系统。确切地说，它是一种以软件系统（包含通讯方法）为主的工作机制，此种机制规定任何品牌汽车，必须以统一的数据格式传送、存储车辆运行的相关数据，并可通过标准数字通信端口与外界进行数据交换。

OBD起源于上个世纪60年代，彼时汽车自主诊断系统非常简易，仅提供故障指示灯警示之类的简单功能，并不具备太多故障定位诊断能力。随着汽车配置日渐丰富，其电气系统也日趋复杂，对汽车OBD系统管理机制提出了更高要求。而此时各品牌汽车故障诊断的数据格式却各不相同，这给汽车故障维修造成了很大困扰，维修不同品牌车辆，相关人员就必须了解不同厂家独特的数据格式.....。

20世纪90年代，相关标准化组织、车企、监管机构终于统一OBD标准，这其实就是现在鲜为人知的OBD1标准（在国内道路上已经找不到这样的汽车了），而本文所解析的OBD，均指已经再次更新的OBD2版本。

如今的OBD系统，在车辆通电或启动后，可随时监测全车所有相关传感器（汽车越高档，往往传感器越多，这也是为何此类车辆故障信息详尽繁杂的原因）。当相关子系统运行异常，触发预先设定的故障条件时，OBD系统会根据故障的严重等级，通过仪表板故障灯向驾驶员发出不同的警示信息，提醒用户注意。与此同时，行车电脑（ECU）会储存详细的故障信息与故障代码，供维修人员在排除故障时调阅，并提供维修完成后的故障信息删除功能。

可以这样来形象比喻：车载电脑/电子控制单元（ECU）是汽车的智慧大脑，而OBD则是交流语言!在汽车行业快速发展的今天，自动挡汽车因其便捷性和舒适性逐渐成为市场的主流。随着技术的不断进步，汽车电子控制系统的智能化和集成化成为了提升驾驶体验的关键。在这样的背景下，航顺芯片推出的车规级MCU HK32A040，以其卓越的性能和可靠性，成为了汽车OBD（车载诊断系统）方案的理想选择。

航顺芯片HK32A040汽车OBD方案优势

性能卓越，简化驾驶操作：HK32A040采用ARM^®Cortex^®-M0内核，最高工作频率可达96MHz，内置高达124Kbyte的Flash和10Kbyte的SRAM，能够快速处理来自OBD系统的复杂数据，实现对汽车发动机、变速器等关键部件的精准控制。通过配置Flash控制器寄存器，HK32A040还能实现中断向量在主Flash区内的重映射，支持传统的Flash Level 0/1/2读写保护和Flash代码加密，增强了系统的安全性。

高集成度，灵活的外设接口：HK32A040具备高集成度和灵活的外设接口，包括和车载电脑通信用的CAN通讯接口，为工程师提供了更大的设计自由度和优化空间。这使得整个电子控制系统更为紧凑高效，同时也降低了成本。其丰富的外设资源和多种封装选项（LQFP64、LQFP48、QFN32、QFN28）能够满足不同平台的拓展需求。

高可靠性，车规品质：作为车规级MCU，HK32A040符合AEC-Q100 Grade 1标准，支持-40℃至125℃的工作温度范围，确保了在极端环境下的稳定运行。同时，它还符合ISO 9001、IATFT 16949质量管理体系，为汽车电子系统的可靠性提供了坚实的保障。

高性价比，助力成本控制：在同等性能和资源条件下，HK32A040提供了更高的性价比，帮助汽车制造商在成本控制和用户体验上实现双赢。此外，航顺芯片还提供了完整的生态配套和长达15年的设计寿命以及15年以上的供应链保证，为客户的长期发展提供了坚实的后盾。

应用广泛，市场认可：基于HK32A040的汽车OBD方案已经在多家新能源汽车制造商中得到成功应用，如赛力斯新能源汽车，其工程师团队对HK32A040的功能特性、处理速度、功耗表现、环境适应性以及成本效益比等多个维度进行了严格的审查，并最终选择了这一方案。这不仅提升了整车的电控效率，还实现了更低的能耗和更优的用户体验。

综上所述，航顺芯片HK32A040以其卓越的性能、高可靠性和高性价比，成为了汽车OBD方案的理想选择，为汽车电子控制系统的智能化和集成化提供了强有力的支持。

产品系统框图

智能车载OBD盒子实物图

方案特点

针对整车电气系统的检测，方案采用HK32A040系列MCU自带的CAN总线模块，最高速率可达1Mb/s。可与整车进行通信，获取汽车静动态电气系统数据，并通过SPI发送到4G模块中，从而实现汽车端到手机端的通信，让用户随时了解自己车辆的动态。

HK32A040系列车规MCU主要规格

• CPU内核

• ARM® Cortex^®-M0

• 最高时钟频率：96MHz

• 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）

• 工作电压范围

• 单电源域（主电源VDD）：1.8V~3.6V

• 备用电源（VBA）：1.8V~3.6V产品概述

• 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

• 存储器

• 124Kbyte Flash

• CPU主频不高于24MHz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

• 10Kbyte SRAM

• 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

• 时钟

• 外部高速时钟（HSE）：支持4~32MHz，典型值为8MHz

• 外部低速时钟（LSE）：32.768kHz

• 片内高速时钟（HSI）：8MHz/14MHz/56MHz可配置

• 片内低速时钟（LSI）：40kHz

• PLL时钟：最高96MHz

• 芯片管脚输入时钟（EXTCLK）

• 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

• 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

• 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

• 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

• 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（1MHz）、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）

• 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）

• 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

• 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。

• 温度传感器

• 模拟输出连接到A/D转换器独立通道

• 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）

• 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

• 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

• 日历RTC

• 带闹钟功能

• 可从停机或待机状态周期唤醒

• 96位芯片UID标识

• 可靠性

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

• 工作温度范围（1）：-40℃~+125℃