航顺HK32F103A赋能智能猫砂盆开启“芯”级赋能先享计划

　　一、市场规模与增长

　　近年来，随着人们生活水平的提高以及宠物行业的蓬勃发展，宠物猫的数量不断增加，智能猫砂盆市场需求呈现出快速增长的趋势。据市场调研机构统计，全球智能宠物用品市场规模在2025 年预计将达到367亿美元，其中智能猫砂盆作为宠物猫日常生活中的必备用品之一，市场潜力巨大，年复合增长率有望超过7%。

　　二、市场应用

　　家庭场景：智能猫砂盆已成为众多养猫家庭的首选，其能够自动铲屎、除臭等，为铲屎官们提供了极大的便利，节省了清理猫砂的时间和精力，使他们能够更加专注于工作和生活。

　　宠物店与宠物医院：宠物店可以使用智能猫砂盆为寄养的猫咪提供舒适的生活环境，提升服务质量和竞争力。宠物医院则可用于猫咪住院期间的护理，方便医护人员随时了解猫咪的排泄情况，更好地进行病情监测和护理。

　　猫咪寄养所：大量的猫咪寄养需求使得寄养所需要配备高效便捷的猫砂盆清洁设备，智能猫砂盆能够自动清洁和除臭，减少人工清理的工作量，同时为猫咪提供一个干净、卫生的居住环境，满足寄养所的日常运营需求。

　　三、方案概述

　　航顺HK32F103A 是一款基于 ARM Cotex-M3 内核的高性能 MCU，主频最高可达 120MHz，具有高性能、高集成度、低功耗等特点，具备丰富的外设接口，如 UART、SPI、I2C、PWM 等，能够轻松实现与各类传感器和执行器的连接与控制。基于航顺 HK32F103A 的智能猫砂盆解决方案，通过集成多种传感器，如重量传感器、红外传感器、气味传感器等，实现对猫砂盆内猫咪排泄物的实时监测，当检测到猫咪排泄后，自动控制电机运转，带动铲屎装置将粪便清理到指定位置，并通过自带的除臭装置去除异味。同时，该方案还可配备 Wi-Fi 或蓝牙模块，实现与手机 APP 的连接，让用户能够随时随地通过手机远程查看猫砂盆的状态，如剩余容量、除臭剂余量等，并可远程控制猫砂盆的各种功能，如启动清洁、添加除臭剂等。

　　四、方案核心优势

　　(1)高性能运算能力：航顺HK32F103A 的 120MHz 主频以及高达 512KB 的 Flash 和 64KB 的 SRAM，能够满足智能猫砂盆复杂算法的实时运算需求，如对传感器数据的快速处理和分析，确保猫砂盆的准确监测和及时响应。

　　(2)丰富的外设接口：其具备的多种外设接口，可方便地与各类传感器、电机驱动芯片、通信模块等进行连接，无需额外的扩展芯片，降低了硬件成本和设计复杂度，提高了系统的集成度和可靠性。

　　(3)低功耗设计：该芯片具有多种低功耗模式，通过合理配置可以让智能猫砂盆在待机状态下保持较低的功耗，延长产品的使用寿命，同时也符合环保节能的要求。

　　(4)高可靠性：工作温度范围为- 40℃~105℃，具备工业级的 ESD 防护能力，能够在各种恶劣环境下稳定运行，确保智能猫砂盆的长期可靠使用。

　　(5)国产化替代优势：完全兼容国外F103 系列芯片，支持代码无缝迁移，降低了开发成本和风险，有助于推动国内智能猫砂盆产业的自主可控发展。

　　产品系统框图

　　实物图

　　航顺HK32F103A系列MCU主要规格

　　ARM® Cortex®-M3 内核

　　最高时钟频率：120 MHz

　　24 位 System Tick 定时器

　　支持CPU Event 信号输入至 MCU 引脚，实现与板级其它 Soc CPU 的联动。

　　工作电压范围

　　双电源域：

　　-主电源 VDD 为 2.0 V ~ 3.6 V

　　-备份电源 VBAT为 1.8 V ~ 3.6 V

　　当主电源掉电时，RTC 可继续工作在 VBAT 电源下。

　　VBAT 电源域提供 84 byte 备份寄存器。

　　工作温度范围：-40°C ~ +105°C

　　VDD 典型工作电流

　　运行(Run)模式：19.3 mA@120MHz@3.3V

　　睡眠(Sleep)模式：5.6mA@120MHz@3.3V(唤醒时间：1 个机器时钟周期)

　　停机(Stop)模式

　　- LDO 低功耗模式：89.4 μA@3.3V(唤醒时间：10µs)

　　- LDO 全速工作模式：303 μA@3.3V

　　待机(Standby)模式：3.3 μA@3.3V(唤醒时间：150µs)

　　VBAT 典型工作电流(VDD掉电)

　　VBAT RTC 开启模式：2.6 μA@3.3V

　　VBAT RTC 关闭模式：2.1 μA@3.3V

　　存储器

　　最高512 Kbyte 的 Flash 存储器

　　- 当 CPU 主频不高于 24 MHz 时，支持 0 等待总线周期。

　　- 具有代码安全保护功能，可分别设置读保护和写保护。

　　64Kbyte 片内 SRAM

　　FSMC 模块可外挂 1 Gbyte NOR/PSRAM/NAND/PC Card 存储器(其中，256 Mbyte 的空间可以存放指令，可用于片内 Cache 缓存)

　　数据安全

　　CRC32 校验硬件单元

　　时钟

　　外部高速时钟(HSE)：支持 4 ~ 32 MHz，典型 8 MHz

　　外部低速时钟(LSE)：32.768 kHz

　　片内高速时钟(HSI)：8 MHz/28 MHz/56 MHz 可配置

　　片内低速时钟(LSI)：40 kHz

　　PLL 输出时钟：120MHz(最大值)

　　GPIO 外部输入时钟：1 ~ 64 MHz

　　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

　　可编程电压检测器(PVD)

　　8 级检测电压门限可调

　　上升沿和下降沿检测可配置

　　通用输入输出端口(GPIO)

　　64 脚封装提供 51 个 GPIO 引脚，100 脚封装提供 80 个 GPIO 引脚

　　所有GPIO 引脚可配置为外部中断输入

　　内置可开关的上、下拉电阻

　　支持开漏(Open-Drain)输出

　　支持施密特(Schmitt)迟滞输入

　　输出驱动能力超高、高、中、低四档可选

　　数据通讯接口

　　5 路 USART/UART(USART1/2/3，UART4/5)

　　3 路 SPI(SPI2/3 支持 I2S 协议)

　　2 路 I2C

　　1 路 SDIO

　　1 路 CAN 2.0 A/2.0B

　　1 路全速 USB2.0

　　定时器及PWM 发生器

　　高级定时器：TIM1/TIM8(带死区互补 PWM 输出)

　　通用定时器：TIM2/TIM3/TIM4/TIM5

　　基本定时器：TIM6/TIM7(支持 CPU 中断、DMA 请求和 DAC 转换触发)

　　片内模拟电路

　　3 个 12 位 1 MSPS ADC(支持最多 16 路外部模拟输入通道同时使用;其中 2 路弱驱动信号输入通道和 1 路 5 V 高压信号输入通道);支持双 ADC 模式，采样率最高 2 MSPS。

　　2 个 12 位 DAC

　　1 个温度传感器

　　1 个 0.8 V 内部参考电压源

　　1 个 VBAT 电源电阻分压器(分压器输出在片内与 ADC 相连，实现 VBAT电源电压监控)

　　DMA 控制器

　　2 个独立 DMA：DMA1 和 DMA2

　　DMA1 提供 7 路通道

　　DMA2 提供 5 路通道

　　支持Timer、ADC、SPI、I2C、USART、UART 等多种外设触发

　　CPU 调试及跟踪接口

　　SW-DP 两线调试端口

　　JTAG 五线调试端口

　　ARM DWT、FPB、ITM、TPIU 调试追踪模块

　　单线异步跟踪数据输出接口(TRACESWO)

　　四线同步跟踪数据输出接口(TRACEDO[3:0]、TRACECKO)

　　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)

　　RTC 时钟计数器，配合软件记录年月日时分秒

　　ID 标识

　　每颗芯片提供一个唯一的96 位 ID 标识

　　可靠性

　　通过HBM2000V/CDM500V/MM200V/LU200mA 等级测试