高性能MCU有效应对工业电机控制复杂应用案例

发布时间：2024-03-8 阅读量：1676 来源: 我爱方案网作者: bebop

摘要：高性能MCU的应用范围非常广泛，它们可以用于工业自动化控制系统，实现精确的数据采集和实时控制；高性能MCU相对于传统MCU而言，具有更高的处理速度、更大的存储容量，丰富的接口，专有驱动能力和更强的计算能力。它们通常采用更快的处理器核心，以及更大的内存和存储器，以满足显示屏，电机驱动和传感器互联等更较复杂的应用需求。我爱方案网推荐针对电机控制领域推出的高性能RISC-V架构MCU—HPM6700系列，单芯片实现多伺服电机控制、高精度位置控制，主频 816MHz，广泛应用于工业自动化中的编码器和伺服驱动器实用方案场景。

扫码可申请免费样片以及获取产品技术规格书

工业4.0时代下工业控制市场前景广阔，催涨MCU需求。根据Prismark统计，2019年全球工业控制的市场规模为2310亿美元，预计至2024年全球工业控制的市场规模将达到2600亿美元，年复合增长率约为3%。根据赛迪顾问的数据，2020年中国工业控制市场规模达到2321亿元，同比增长13.1%。2021年市场规模约达到2600亿元。

工控行业MCU产品的市场规模呈现波动上升趋势。截至2020年，工控对MCU产品需求规模达到26亿元，预计至2026年，工业控制MCU市场规模达约35亿元。

高性能MCU是工控领域的核心部件，在众多工业领域均得到应用，市场规模逐年上涨，随着中国制造2025的稳步推进，MCU规模持续提升，带来更大的市场增量。

高性能MCU是实现工业自动化的核心部件，如步进马达、机器手臂、仪器仪表、工业电机等。以工控的主要应用场景——工业机器人为例，为了实现工业机器人所需的复杂运动，需要对电机的位置、方向、速度和扭矩进行高精度控制，而MCU则可以执行电机控制所需的复杂、高速运算。

先楫HPM6700实际应用案例介绍：

电机驱动方案

在工业领域，电机驱动是整个自动化的基础应用，如用于CNC机床、机器人的伺服驱动器，用于新能源汽车的主驱和压缩机驱动等。由于这些行业本身的发展和需求增加，对微控制器(MCU)提出了更高的要求，如高算力、高实时性、高速高精度ADC、Ʃ-Δ滤波、单芯片多轴控制等。

使用先楫超高性能的HPM6750芯片可实现HMI与四轴伺服运动控制，无需总线通信反馈与交互控制，片内完成所有数据采集、处理和显示，对伺服控制和四电机的同步控制效率大大提高。

芯片优势：

816MHz 主频控制器，性能强悍

多伺服电机控制，高精度位置控制

集传感器数据采集、显示、交互、多电机控制于一体

相比模块化的伺服控制系统，方案性能和效率大大提高

具备4组电机控制模块，能输出32路PWM输出、接4个编码器，可以完成单芯片驱动4个电机

应用场景：

工业机器人、SCARA机器人、机床加工、伺服方案等场景。

工业机械臂方案

伺服电机的运动控制需要准确的位置反馈信息。随着高精度位置传感器技术的发展，如光电编码器、磁性编码器等，能够实时获取伺服电机的位置信息，并通过反馈控制算法进行精确的位置调整。这些技术的创新使得伺服电机的定位精度进一步提升，满足了机械臂在高精度操作中的需求。

先楫HPM6280芯片具备出色响应速度快、定位精度高等特点，能够实现高速、高精度的运动控制。HPM6280高性能MCU目前已应用于电动平行夹爪方案，方案内置FOC算法+H桥驱动芯片，以50K电流环频率实现4轴步进电机开环控制，步进电机速度>1200RPM，在工业机械臂场景，HPM628 MCU能够迅速准确地完成各种复杂任务，提高工作效率和生产质量。

方案优势：

高性能MCU，高达600MHz主频。

控制<100PS，高精度PWM，有效优化GaN驱动音圈电机动态特性

RISC-V架构自研芯片，可满足国产自主可控要求，供应链稳定，超高性价比。

高算力，大 SRAM，大 Flash，多路CAN FD，16bitADC(24路)

应用场景：

搬运机械臂、装配机械臂、焊接机械臂等场景。

电力配网DTU

电网自动化系统一般由以下部分组成：配电主站、配电子站（常设在变电站内，可选配）、配电远方终端（FTU、DTU等）和通信网络。配电主站位于城市调度中心，配电子站部署于110kV/35kV变电站，子站负责与所辖区域DTU/FTU等电力终端设备通信，主站负责与各个子站之间通信。

我爱方案网FAE/PM考虑到系统的秒级响应要求、电网对自主可控的要求等因素，选用了先楫半导体的高性能MCU HPM6750IVM设计了一款DTU/FTU最小系统核心板，MCU为BGA289封装，多达195个GPIO；2M的SRAM，灵活可选容量的外挂FLASH；内部DSP单元，支持SIMD和DSP指令；RISC-V双内核完全自主可控，主频816M，创下了高达9220CoreMark和高达4651DMIPS的MCU性能记录。芯片工作温度在-40℃~105℃，满足电力行业苛刻工作环境。

方案优势：

双千兆以太网：根据标准要求，扩展了一路SPI转以太网接口

双USB接口：支持扩展网口与外挂4G

17路串口：满足串口通信需求

4路高速SPI：支持外挂加密芯片、ADC芯片、SPI转以太网芯片

4路IIC：支持外挂实时时钟、温湿度传感器等

1个16bit ADC和3个12bit ADC：支持模拟量的采集

应用场景：

新能源、电力配网DTU、配电柜、电池化成分容下位机等场景。

磁编码器方案

主控芯片：先楫HPM5300系列

方案特点：

分辨率：17b
支持最高转速：6000RPM
支持增益偏差校正
支持温漂补偿
支持掉电多圈保存
支持Offset校正

先楫优势：

高算力：480MHz
2 X 16b ADC
输出协议丰富
片内可编程运放，支持差分输入
低功耗：1.5uA
小封装：QFN 48

应用场景：伺服驱动器、机器人等

旋变硬/软解码方案

主控芯片：先楫HPM5300和和HPM6000系列

方案特点：

硬解码：RDC硬件支持快速的旋变解码
软解码：成熟方案，使用HPM5000~6000
16b ADC带来更好的解码性能
高算力、高主频带来解码低延时
丰富的编码器接口和协议，可以统一编码器平台，如磁编、光编和旋变等

先楫优势：HPM5300系列可结合QEO和SEI，可以支持多种方式输出，如Tamagawa、EnData、正交脉冲等。

应用场景：

工况或环境恶劣的电机驱动，如

新能源车：电机驱动
CNC机床、磨床等

即刻扫码，获取方案规格书和主控IC套片信息

相关资讯

VS Cisco/NVIDIA：GIGALIGHT 400G SR4方案性能全面领先

在AI算力爆发与云计算需求激增的2025年，数据中心面临高带宽、低时延、低成本的三重挑战。GIGALIGHT推出的400G QSFP-DD SR4至4×100G单波互连方案，以“单波长100G PAM4”技术为核心，突破传统并行架构的瓶颈，实现单端口带宽利用率提升300%、功耗降低20%，并减少75%的光电转换单元，为全球超大规模数据中心提供兼具弹性与经济效益的短距连接新范式。这一方案不仅解决了传统400G部署中光纤资源浪费、端口密度不足、TCO过高等痛点，更在NVIDIA GPU集群、云原生Spine-Leaf架构等场景中验证了其技术领先性。

是德科技KAI系列解决方案性能优势与行业竞争力分析

在AI数据中心高速迭代的浪潮中，是德科技KAI系列解决方案以全栈测试能力重构AI基础设施验证范式，通过算法仿真、高速网络验证与光互连测试三大核心模块，直击AI集群设计效率低、网络验证复杂度高、光模块测试精度不足等痛点。相较于传统方案，KAI系列通过全生命周期协同验证，帮助客户缩短30%以上的开发周期，并在Meta、阿里云等头部企业的实际部署中实现性能跃升。以下为重新生成的5个标题，结合技术价值与传播吸引力，精准覆盖用户需求场景。

广和通5G AI MiFi解决方案性能优势与竞品分析

在全球5G与AI技术加速融合的背景下，广和通推出5G AI MiFi解决方案，通过“通信+智能”双引擎重构移动热点设备的行业标准。该方案基于4nm制程高通QCM4490平台，集成Wi-Fi 7多频并发、本地化AI语音交互（支持20种语言互译）及低功耗设计，在2.33Gbps下行速率与95%翻译准确率的加持下，彻底解决传统MiFi设备在跨国场景中的连接延迟、交互单一及云端依赖等痛点。相比Netgear、华为等竞品，其独特的“端侧AI+边缘计算”架构在能效比（0.46Gbps/W）与多场景适配性（工业巡检、国际商务）上展现显著优势，成为推动万物智联时代高效落地的标杆方案。

【海思Hi2115方案】NB-IoT R14+北斗双模定位，0.8uA超低功耗破解电动车防盗难题

一般定位追踪可使用GNSS技术，引入NB-loT的作用主要是为了利用云平台实现管理