工厂自动化与智能家居高性能MCU选型与实战方案

发布时间：2024-01-2 阅读量：3026 来源: 我爱方案网作者: bebop

自动化工厂和智能家居对高性能MCU的需求提出更高的要求。高性能MCU有四个特点，计算能力和算力，板载存储器和模拟运放等对计算速度的支持，接口丰富有针对性，以及总线和通讯能力。其结论是高性能MCU要有创新性，对标竞品的性价比，，较广的应用拓展和易于迭代开发。

在工业应用场景中，MCU还需要更高的性能来满足处理需求，包括：

1.日益增加的工业总线与通信，因为机器和中央数据系统需要通过各种协议共享大量数据。

2. 边缘分析以进行预测性维护，减少设备停机损失，使工厂平稳运行。

3.易迭代开发，因为工业应用导入时间长，要求MCU平台化，适应数年迭代提升

随着现代工厂自动化程度的提高，对实时数据分析和控制的需求也在增加。很多传统系统通过多个MCU来处理这些不同的功能。使用高性能MCU后，尤其是具有多核架构的MCU，就可以通过在单个设备上进行数据处理和实时控制功能来实现更多系统集成。

在智能家居场景中，MCU的高性能要求与工厂自动化共性是计算能力、接口和迭代开发能力，差异在于：

1.对价格敏感，要求不断改善的性价比。

2.对低功耗和小型化的要求高于工厂应用。

3.边缘计算相应速度和可靠性要求低于工业应用。

举个例子，智能家居场景中，一款具有自动避障功能的扫地机器人，需要搭载摄像头收集路面信息，同时需要对拍摄的画面进行图像分析，以判断前方障碍物的类型，从而进行清扫或者避让的处理。此外，还需要接收来自控制端的指令，做出实时应对。这就要求搭载的MCU既具备AI图像处理能力，又具备通信能力，同时还要具备更为强大的计算能力。单片MCU需要集成多种功能，不仅需要承载传感器信息获取，还需要对此进行建模和计算，即单片MCU需要发挥系统化的协同作用。

总的来说，高性能MCU让处理器级别的计算性能更加可得，将为设计人员和客户系统开启新的机会。随着应用的不断演变和设计工程师在其系统中充分发挥高性能MCU的潜力，MCU创新者、产品设计人员和消费者都将体验到高性能MCU所带来的好处。

我爱方案网实现了多款高性能MCU的创新型替代，并为工业和智能家居设备制造商提供即插即用的应用方案。今天，我们推荐两个高性能MCU实战应用方案，开发工程师可参考，设备制造商可联系我们提供方案性能规格书。

极海APM32F035电机控制专用MCU

极海APM32F035电机控制专用MCU，基于Cortex-M0+内核，工作主频72MHz,内置M0CP协处理器（移位单元、32bit/32bit 除法器、乘加运算、开方、三角函数、SVPWM）；集成高速ADC、运放、比较器、CAN、温度传感器等外设资源；完善的软硬件开发工具及算法平台，有效提升电机控制性能，降低产品运行成本。广泛应用于电动两/三轮车、冰箱压缩机、风机、水泵、电动工具、园林工具等领域。

APM32F035工业排气扇应用方案

方案简介：方案采用APM32F035电机控制专用MCU作为主控芯片，负责母线电压、电流、IPM温度等信号采样，执行电机控制逻辑，并接收上层应用下发的控制指令与回传运行状态反馈等。通过UART接收上层应用下发的控制指令，进而执行内部电机算法逻婚控制，同步对母线电玉信号以及电机的相电流信号进行ADC采样输入至MCU内部进行处理，随后通过Timer1输出3对与补的PWM信号至IPM模块，进而驱动风机运转，使电机,更为高效、平稳、低噪声地运行。

方案特点:

1.采用FOC矢量控制，高效率、低噪音

2.集成多运放/比较器，精简电路、降低干扰

3.50rpm~450rpm全转速运行平稳

4.支持初始位置定位，启动成功率达100%

5.隔离USB、串口通讯

6.支持输入过欠压保护、软硬件过流保护、缺相保护、IPM温度异常保护等功能，确保工业排气扇的运行安全。

龙芯3A5000

龙芯3A5000是面向桌面和服务器等信息化领域的通用处理器，是首款采用龙芯指令系统（LoongArch）的处理器芯片。主频为2.3GHz-2.5GHz，包含4个处理器核心。每个处理器核心采用64位超标量GS464V自主微结构，包含4个定点单元、2个256位向量运算单元和2个访存单元。其关键IP源代码均为自主编写，芯片内置安全模块。

龙芯3A5000集成了2个支持ECC校验的64位DDR4-3200控制器，4个支持多处理器数据一致性的HyperTransport 3.0控制器。龙芯3A5000支持主要模块时钟动态关闭，主要时钟域动态变频以及主要电压域动态调压等精细化功耗管理功能。可广泛适用于五轴数控机床、工业计算机、双路服务器等场景。

应用案例：五轴数控机床

该方案基于龙芯3A5000芯片，完成龙芯CPU+ Loongnix + Preempt-RT的核心底层平台，并完成了五轴数控系统核心功能基于该平台的移植与初步验证，正在开展实时系统、 PLC子系统、总线协议栈、设备及轴管理、内核重构、 IDE编程调试软件、 HMI软件移植等完善提升。

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