機(jī)器人國(guó)產(chǎn)芯片（三）：更多的優(yōu)質(zhì)廠商，更洶涌的機(jī)器人換芯潮

從上兩期的國(guó)產(chǎn)主控驅(qū)動(dòng)芯片盤點(diǎn)中已經(jīng)可以看出，不管是以M0內(nèi)核為代表的小型工業(yè)機(jī)器人還是以M4、M7內(nèi)核為代表的高性能工業(yè)機(jī)器人，國(guó)產(chǎn)芯片的硬實(shí)力已經(jīng)絲毫不遜色于國(guó)際大廠。國(guó)外大廠的機(jī)器人芯片做了三期，國(guó)產(chǎn)如果只做兩期想來(lái)也是說(shuō)不過(guò)去的，所以本期我們依然盯緊國(guó)內(nèi)廠商，再找一些值得玩味的優(yōu)秀芯片。

峰岹科技FU68XX系列

作為國(guó)內(nèi)專精于電機(jī)控制的半導(dǎo)體廠商，峰岹科技在驅(qū)動(dòng)控制上無(wú)疑是有獨(dú)到之處的。在工業(yè)設(shè)備、運(yùn)動(dòng)控制、電動(dòng)工具、消費(fèi)電子、智能機(jī)器人、IT及通信等任何有驅(qū)動(dòng)控制的領(lǐng)域，F(xiàn)U68xx系列的表現(xiàn)都無(wú)可指摘。

峰岹科技的芯片系列很多，應(yīng)用在機(jī)器人應(yīng)用的是FU6832系列。因?yàn)榉鍗G科技走的是芯片設(shè)計(jì)加電機(jī)驅(qū)動(dòng)架構(gòu)加電機(jī)設(shè)計(jì)三合一的體系，所以在整體性能的把控上優(yōu)勢(shì)很大。在驅(qū)動(dòng)控制上，F(xiàn)U6832系列采用了雙核芯片架構(gòu)，使用了8051內(nèi)核加ME（電機(jī)控制引擎）。完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)專用IP內(nèi)核擺脫了“卡脖子”限制，同時(shí)雙核架構(gòu)可以獨(dú)立運(yùn)行控制算法，算力能力也大大提高。ME集成諸多硬件模塊，可通過(guò)硬件自動(dòng)完成電機(jī)FOC/BLDC運(yùn)算控制； 8051內(nèi)核則用于參數(shù)配置和日常事務(wù)處理，雙核并行工作實(shí)現(xiàn)各種高性能控制。

FU6832系列自帶支持CRC校驗(yàn)的16kB Flash ROM、256 bytes IRAM和768 bytes XRAM。模擬外設(shè)這些也一個(gè)不少，在8051內(nèi)核內(nèi)部集成有高速運(yùn)算放大器、比較器、Pre-driver、高速ADC、高速乘/除法器、CRC、SPI、I2C、UART、LIN、多種TIMER、PWM等功能，還內(nèi)置高壓LDO，適用于BLDC/PMSM電機(jī)的方波、SVPWM/SPWM、FOC驅(qū)動(dòng)控制。

值得一提的是峰岹科技提出的高魯棒性控制算法，較傳統(tǒng)FOC算法調(diào)試簡(jiǎn)單，魯棒性好，觀測(cè)器精度高，位置估算精度可以到±2°。優(yōu)秀的控制加持，F(xiàn)U6832系列在機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)有很多案例。

中穎電子SH32F系列

SH32F系列中的SH32F205是基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位MCU，最高支持120MHz主頻。作為中穎電子旗下的一款高性能主控芯片，如果僅僅是M3的內(nèi)核性能，還不值得單獨(dú)在機(jī)器人應(yīng)用上拿出來(lái)說(shuō)道。在內(nèi)核性能之外，SH32F205采用存儲(chǔ)器指令加速結(jié)構(gòu)，能夠讓系統(tǒng)獲得近乎零等待的運(yùn)行效率。對(duì)于響應(yīng)時(shí)間極為嚴(yán)苛的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用，運(yùn)行效率的提升才是重點(diǎn)。

SH32F205集成了數(shù)學(xué)運(yùn)算協(xié)處理器，集成了電機(jī)控制外圍模擬器件，依靠高運(yùn)算能力和集成度能實(shí)現(xiàn)2臺(tái)電機(jī)的FOC矢量控制和軟件PFC控制。在集成的數(shù)學(xué)運(yùn)算協(xié)處理器（MACP）中，內(nèi)置了硬件CORDIC運(yùn)算器、硬件IQ除法器和FOC專用硬件SVPWM引擎。指令效率上的優(yōu)勢(shì)將運(yùn)算層面的能力發(fā)揮得淋漓盡致。

從控制角度看，SH32F205搭配了兩個(gè)獨(dú)立的電機(jī)控制PWM模塊（16 bit），四個(gè)通用PWM定時(shí)器模塊（GPT），三個(gè)高速運(yùn)算放大器，三個(gè)模擬比較器以及三個(gè)獨(dú)立的12位2M SPS多通道高速ADC。這種配置完成工業(yè)機(jī)器人控制是綽綽有余的。如果要說(shuō)不足的點(diǎn)在哪，那就是該系列對(duì)工業(yè)通信協(xié)議并沒(méi)有做全面的覆蓋，這可能會(huì)增加設(shè)計(jì)難度。

萬(wàn)高V84xx系列

萬(wàn)高更為出名的是他們?cè)陔娏νㄐ欧矫娴膽?yīng)用，海燕、飛鴿加上蜂鳥(niǎo)三個(gè)系列在主控、通信以及計(jì)量上各有所長(zhǎng)。繼萬(wàn)高2021年進(jìn)軍通用MCU市場(chǎng)之后，2022年萬(wàn)高已經(jīng)表明要進(jìn)軍電機(jī)控制市場(chǎng)。我們不妨先看看在機(jī)器人應(yīng)用上萬(wàn)高有沒(méi)有拿得出手的東西。

不看他們的MPU，單看MCU的話V84xx系列已經(jīng)具備完成機(jī)器人主控的能力。V84XXX 系列使用高性能的 ARM Cortex-M4F 32位的RISC內(nèi)核，工作頻率為180 MHz，并配置了FPU處理ARM單精度數(shù)據(jù)處理指令和數(shù)據(jù)類型，同時(shí)還配有DSP和MPU。單從內(nèi)核性能來(lái)看，應(yīng)付機(jī)器人應(yīng)用只能說(shuō)完全沒(méi)有問(wèn)題。

最大5MB的FLASH和1MB的RAM比之前很多家國(guó)內(nèi)廠商都“富裕”。而這個(gè)系列最“富?！钡膽?yīng)該是定時(shí)器模塊，8個(gè)16 bit定時(shí)器，2個(gè)32 bit定時(shí)器，其中兩個(gè)PWM定時(shí)器帶死區(qū)控制和緊急剎車，用于控制類場(chǎng)景效果不俗。ADC模塊則較少，最多配置1個(gè)12 bit的ADC，但好在通道多，有16個(gè)，而且轉(zhuǎn)換時(shí)間很快在0.5us左右。另外這個(gè)系列安全性很高，做了Flash存儲(chǔ)加密，96-bit芯片唯一代碼。

小結(jié)

在機(jī)器人上游核心器件的國(guó)產(chǎn)替代大潮中，優(yōu)秀的國(guó)產(chǎn)芯片如雨后春筍一般紛紛冒頭。在性能不輸?shù)那疤嵯拢瑖?guó)產(chǎn)芯片利用成本和周期等多方面固有優(yōu)勢(shì)為工業(yè)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化增添了不少助力。