傳統(tǒng)牙刷只負責“刷”，電動牙刷負責“刷得好”。如果再往前一步，它應該“刷得準、刷得省、刷得有趣”。輝芒微MCU的出現(xiàn)，讓“有趣”這件事不必用高昂的成本換取——一顆芯片就能把電機、燈、聲音、無線充、藍牙全部串起來，還能留一半Flash給產(chǎn)品經(jīng)理繼續(xù)“加戲”。

輝芒微MCU為什么合適

    ? 電機控制親兒子：自帶多路PWM、硬件死區(qū)互補輸出，直接驅(qū)動H橋，省去外圍驅(qū)動IC。

    ? 低功耗三連：運行<2 mA、睡眠<1 μA、喚醒<5 μs，電動牙刷可以“躺”一個月不掉電。

    ? 豐富內(nèi)存：64 KB Flash + 8 KB SRAM，放進一個精簡版藍牙協(xié)議棧和刷牙數(shù)據(jù)緩存毫無壓力。

    ? 車規(guī)級抗干擾：浴室里的吹風機、剃須刀一起開，MCU也不“暈車”。

系統(tǒng)架構(gòu)：讓牙刷“長腦子”

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    │  無線充電   │  5 V/1 W
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    │ VBUS
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    │鋰電3.7│←─→│  輝芒微  │←─→│H橋驅(qū)動  │
    │ V 200 │   │   MCU    │   │  MOSFET │
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    ▲         │              │
    │NTC      │I2C/SPI       │PWM
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    │  BLDC電機   │
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    +LED RGB +蜂鳴器 +霍爾位置 +按鍵

硬件設計三板斧

a) 電源拓撲

無線接收線圈→整流→5 V LDO→鋰電充電IC→系統(tǒng)3.3 V DCDC。
輝芒微MCU自帶Battery Monitor，省掉獨立電量計。

b) 電機驅(qū)動

用MCU的高級定時器TIM1輸出互補PWM，驅(qū)動H橋；電流采樣電阻+運放→ADC做閉環(huán)恒力矩。

c) 傳感&交互

? 霍爾：檢測刷頭轉(zhuǎn)速，閉環(huán)補償。
? NTC：貼在電池旁，0 ℃以下禁止充電。
? RGB LED：3路PWM，呼吸、流水、警示三合一。
? 蜂鳴器：無源壓電片，一路PWM出和弦提示音。

軟件框架：從裸機到“輕智能”

Bootloader(4 KB) → APP(40 KB) → Data區(qū)(20 KB)

    ? 裸機事件總線：1 ms SysTick分發(fā)，按鍵、充電、霍爾、BLE事件統(tǒng)一入隊。
    ? 分層驅(qū)動：BSP→DRV→APP，把電機、LED、電量、BLE抽象成C++對象，移植無痛。
    ? 離線數(shù)據(jù)：刷牙時長、壓力、換區(qū)次數(shù)→打包成32字節(jié)記錄，存Flash循環(huán)隊列，手機連上即同步。

特色功能拆解

無級振動閉環(huán)

目標轉(zhuǎn)速30 000 rpm，霍爾每轉(zhuǎn)一圈反饋8個脈沖。MCU在1 ms內(nèi)計算實時轉(zhuǎn)速→PID→PWM占空比，穩(wěn)速誤差<1 %。

30秒換區(qū)提醒

在APP里可設“4象限”或“6象限”。軟件用軟定時器+蜂鳴器短促和弦“滴-滴”提示，LED環(huán)閃藍光。

無線充+電量計

使用Qi 5 W接收器，MCU檢測Vrect>4.5 V即進入充電任務：

? CC階段：恒流200 mA，電池電壓4.2 V截止。

? LED呼吸紅燈→綠燈。

電量計：開路電壓法+卡爾曼濾波，誤差<5 %。

離線刷牙報告

每次刷完牙MCU把數(shù)據(jù)寫入Flash，手機靠近后BLE廣播“FAST DFU”模式，3秒完成20條記錄同步。

低功耗與續(xù)航的平衡術(shù)

    ? 運行模式：MCU 8 MHz + 電機PWM 24 kHz → 全速功耗≈250 mW，2分鐘耗電≈8.3 mWh。

    ? 待機模式：關(guān)閉電機、LED，保留RTC+BLE廣播，睡眠電流<20 μA，理論待機>6個月。

    ? 動態(tài)調(diào)頻：空載時MCU降至1 MHz，振動強度>90 %時瞬間拉滿。
    安規(guī)與認證：少走彎路

    ? CE/UL：無線充需做EMC和SAR預掃，電機PWM在24 kHz避開廣播頻段。

    ? 防水：整機IPX7，按鍵用一體硅膠，充電線圈區(qū)域灌膠+防水透氣膜。

    ? 電池：選帶NTC、PTC雙重保護的14500，過充、過放、短路三重保險。

開發(fā)、調(diào)試、量產(chǎn)一條龍

    ? 開發(fā)板：輝芒微官方EVB+電機驅(qū)動子板，十分鐘跑通“Hello Vibration”。

    ? 調(diào)試：SWD接口預留5針，J-Link RTT日志+邏輯儀看PWM波形。

    ? 量產(chǎn)：

    ① PCBA測試：電機空轉(zhuǎn)10 s，LED全亮全滅，BLE廣播檢測。
    ② 整機老化：45 ℃ 4小時+振動循環(huán)，驗證電池膠殼不鼓包。
    ③ 校準：每支牙刷寫入“空載轉(zhuǎn)速-占空比”曲線，PID參數(shù)一鍵燒錄。

彩蛋：把OTA留給下一代

    Flash尾部預留8 KB雙分區(qū)OTA區(qū)，BLE支持“斷點續(xù)傳”。產(chǎn)品經(jīng)理下一版想加“AI語音提醒”？直接在APP里把固件推送到牙刷，刷完牙自動重啟升級，用戶無感。

結(jié)語

電動牙刷正在從“家電”變成“個護IoT入口”。輝芒微MCU以恰到好處的集成度、超低功耗和電機控制基因，讓開發(fā)者用最少的外圍、最低的BOM做出差異化體驗。用一顆“芯”刷出未來，其實比你想象的更簡單。