電機(jī)控制新風(fēng)尚：異構(gòu)、安全和化繁為簡(jiǎn)

2021年11月17日，全球知名電子科技媒體<電子發(fā)燒友>主辦的2021秋季電機(jī)控制技術(shù)研討會(huì)成功在深圳舉辦。本次大會(huì)上，來(lái)自航順芯片、國(guó)民技術(shù)、Microchip、是德科技、中微半導(dǎo)體、意法半導(dǎo)體等知名企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)與專家發(fā)表了精彩的分享。

電子發(fā)燒友總經(jīng)理張迎輝在開幕致辭時(shí)表示，本次會(huì)議，如過(guò)去三年一樣，邀請(qǐng)到了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的原廠與測(cè)試測(cè)量廠商的技術(shù)專家到現(xiàn)場(chǎng)分享。正是因?yàn)橛懈魑辉瓘S大咖們的無(wú)私分享和現(xiàn)場(chǎng)方案展示，才會(huì)有BLDC市場(chǎng)今天的分外繁榮。

電子發(fā)燒友總經(jīng)理 張迎輝

他說(shuō)道：“市場(chǎng)還有新的機(jī)會(huì)給廠商么？工程師學(xué)了BLDC的新技術(shù)，還能否不斷開發(fā)出創(chuàng)新的產(chǎn)品？這些問(wèn)題都收獲了肯定的答復(fù)，我也對(duì)此更有信心。無(wú)論是電機(jī)應(yīng)用的市場(chǎng)開發(fā)潛力，還是技術(shù)開發(fā)的上升空間，BLDC都有著無(wú)限的未來(lái)機(jī)會(huì)。優(yōu)秀的控制芯片與方案不斷涌現(xiàn)，也意味著有更激烈的競(jìng)爭(zhēng)，也給廠商提供了更優(yōu)秀的方案選擇?！?br />
航順芯片陳水平：航順HK32MCU在BLDC中的應(yīng)用

2020年全球MCU市場(chǎng)產(chǎn)值達(dá)到230多億美元，預(yù)計(jì)今年產(chǎn)值將突破260億美元，仍維持著逐年暴增的趨勢(shì)。然而目前中國(guó)MCU市場(chǎng)仍主要被國(guó)外廠商占據(jù)，前八大國(guó)外MCU廠商占比高達(dá)84.08%。國(guó)內(nèi)MCU廠家的市場(chǎng)占有率較低，航順芯片產(chǎn)品經(jīng)理陳水平表示，從進(jìn)口替代角度來(lái)看，國(guó)內(nèi)MCU芯片設(shè)計(jì)企業(yè)仍具備較大的市場(chǎng)提升空間。

航順芯片產(chǎn)品經(jīng)理 陳水平

航順芯片的HK32MCU已經(jīng)量產(chǎn)數(shù)?；旌?寸130mm至12至12寸40nm七種工藝平臺(tái)，涵蓋Arm Cortex-M0、M0+、M3、M4及RISC-V多種內(nèi)核，車規(guī)級(jí)芯片也在推進(jìn)AEC-Q100的認(rèn)證。在力求兼容替代歐美主流MCU的同時(shí)，航順芯片堅(jiān)持國(guó)產(chǎn)自主化，并做出自己的創(chuàng)新和優(yōu)勢(shì)。

以將在年底量產(chǎn)的高性能型AIoT MCPU HK32U1xx9為例，航順選用了Arm Cortex-M3+RISC-V的大小核異構(gòu)方案，Cortex-M3負(fù)責(zé)運(yùn)算，N203的RISC-V核心負(fù)責(zé)簡(jiǎn)單的通信與控制。航順芯片自研了IPC雙核通信協(xié)議，高效實(shí)現(xiàn)了兩核心之間的數(shù)據(jù)交互，同時(shí)做到100%向下兼容Cortex-M3內(nèi)核的HK32F103(A)產(chǎn)品。

航順芯片已經(jīng)規(guī)劃了未來(lái)五年在高、中、低端電機(jī)市場(chǎng)的的專用型MCU/MCPU產(chǎn)品路線，借助算法加速器和預(yù)驅(qū)動(dòng)電路等創(chuàng)新，持續(xù)推出面向電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、高端無(wú)人機(jī)和機(jī)械臂等應(yīng)用的專有設(shè)計(jì)。

國(guó)民技術(shù)舒曉華：基于N32系列通用安全MCU的電控解決方案

作為國(guó)際一流的MCU供應(yīng)商，國(guó)民技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的鉆研，發(fā)展出了SoC技術(shù)平臺(tái)、安全技術(shù)平臺(tái)和射頻技術(shù)平臺(tái)三大技術(shù)平臺(tái)，并基于這三大平臺(tái)推出了網(wǎng)絡(luò)安全、通用MCU、可信計(jì)算、無(wú)線射頻等主要產(chǎn)品及業(yè)務(wù)。國(guó)民技術(shù)解決方案經(jīng)理舒曉華在會(huì)上分享了在電機(jī)控制MCU的產(chǎn)品布局，以ARM Cortex-M系列32位處理器作為內(nèi)核，全面覆蓋高性能、高性價(jià)比和低成本的電機(jī)應(yīng)用。

國(guó)民技術(shù)解決方案經(jīng)理 舒曉華

國(guó)民技術(shù)電機(jī)控制MCU內(nèi)置硬件密碼算法加速引擎和安全單元，形成了高集成度、高性能、低功耗等特色的安全芯片產(chǎn)品和通用安全MCU，支持Flash加密、ECC校驗(yàn)和通信算法加密等安全特性。

在無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)中，電機(jī)的高性能運(yùn)行需要獲取精確的電機(jī)本體參數(shù)，但電機(jī)參數(shù)會(huì)隨著電機(jī)負(fù)載以及溫度改變而變化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)系統(tǒng)故障，因此電機(jī)參數(shù)辨識(shí)具有重要的意義，國(guó)民技術(shù)為此推出了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的電機(jī)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。只需輸入?yún)⒖茧妷汉蛥⒖妓俣染湍艿玫?a href="http://www.ttokpm.com/tags/rs/" target="_blank">Rs、Ls、磁鏈和極對(duì)數(shù)等參數(shù)，且該技術(shù)采用純軟件的方式，無(wú)需增加硬件成本。

以國(guó)民技術(shù)基于N32G455xx MCU的空調(diào)壓縮機(jī)解決方案為例，只需單顆MCU，就能實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)FOC、風(fēng)機(jī)FOC和高頻PFC控制。壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)在10Hz至120Hz下運(yùn)行，風(fēng)機(jī)采用雙電阻FOC，降低了啟動(dòng)與運(yùn)行噪音。Flash存儲(chǔ)加密有效保護(hù)了用戶的固件安全，并集成了硬件密碼算法引擎，防止對(duì)設(shè)備進(jìn)行篡改。

Microchip宋偉：化繁為簡(jiǎn)的電機(jī)控制方案

Microchip主任應(yīng)用工程師宋偉在會(huì)上分享了《化繁為簡(jiǎn)——Microchip讓您輕松實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制方案》的主題演講。Microchip針對(duì)電機(jī)控制領(lǐng)域，提供了豐富的單片機(jī)和多種解決方案來(lái)滿足客戶應(yīng)用需求，包含8位的PIC/AVR MCU、16位的dsPIC DSC和32位的SAM MCU，讓工程師實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單有刷電機(jī)到復(fù)雜高精度無(wú)傳感器電機(jī)的控制。

Microchip主任應(yīng)用工程師 宋偉

8位MCU其實(shí)已經(jīng)足夠滿足一般的電機(jī)控制需求，尋常所需的外設(shè)基本應(yīng)有盡有都有，但它的算力同樣有限，無(wú)法完成復(fù)雜的工作流。其次外設(shè)數(shù)量一多的話，CPU上的負(fù)載特別嚴(yán)重。為了解決這一挑戰(zhàn)，Microchip推出獨(dú)立于內(nèi)核的外設(shè)（CIP）來(lái)給CPU減負(fù)。

借助Microchip提供的圖形化插件，軟件工程師無(wú)需額外的工作量，就可以給外設(shè)創(chuàng)建了自我維持的功能，從而降低了CPU的負(fù)載，CPU可以自由運(yùn)行其他工作流或是只起到監(jiān)督系統(tǒng)的作用。不僅如此，CIP采用了硬件層面上的連接，響應(yīng)迅速，不存在任何與軟件相關(guān)的延遲。在CIP強(qiáng)勁的I/O驅(qū)動(dòng)能力下，也提升了電機(jī)控制的穩(wěn)健性。CIP還減小了晶體管泄露，進(jìn)一步降低了功耗。

Microchip的16位的高性能dsPIC DSC支持固定轉(zhuǎn)矩的變速和無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制，做到高效控制BLDC、PMSM、步進(jìn)電機(jī)和雙電機(jī)等電機(jī)配置，留出的CPU帶寬可以分配給其他應(yīng)用和Fusa代碼。雙核的dsPIC DSC不僅優(yōu)化了實(shí)時(shí)響應(yīng)，也可以輕松集成多團(tuán)隊(duì)軟件，每個(gè)核心分配團(tuán)隊(duì)獨(dú)立開發(fā)。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化開發(fā)，Microchip還提供了開源的圖形工具鏈，無(wú)需Matlab Simulink也可以完成模擬和驗(yàn)證的過(guò)程。