旋智多核心處理器助力電機(jī)控制應(yīng)用

旋智——多核心處理器，助力實(shí)現(xiàn)高性能電機(jī)控制產(chǎn)品

電機(jī)控制應(yīng)用軟件通常需要實(shí)時(shí)處理，以確保精確控制和快速響應(yīng)。高性能、多核嵌入式處理器能夠?qū)崟r(shí)處理多項(xiàng)復(fù)雜計(jì)算，是保持電機(jī)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。

旋智即將推出用于變頻器、伺服設(shè)計(jì)的多核心處理器、電機(jī)控制計(jì)算單元。

新一代電機(jī)控制：算法復(fù)雜、高精度、多任務(wù)處理

先進(jìn)的電機(jī)控制技術(shù)，如磁場(chǎng)定向控制（FOC）和無(wú)傳感器控制，涉及復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算。高性能嵌入式處理器具有執(zhí)行這些算法的計(jì)算能力，確保電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、精確、高效。同時(shí)，新一代電機(jī)控制系統(tǒng)通常還需要同時(shí)管理多個(gè)任務(wù)，如監(jiān)控傳感器輸入、執(zhí)行系統(tǒng)控制策略（例如運(yùn)動(dòng)控制、HVAC溫度、壓力控制等）或與其他設(shè)備實(shí)時(shí)通信（如EtherNET/IP， ProfiNET，EtherCAT，TSN等）。具有多核架構(gòu)的高性能嵌入式處理器，可以同時(shí)處理這些任務(wù)，提高整體系統(tǒng)性能和響應(yīng)速度。

電機(jī)與高級(jí)功能的集成

新一代電機(jī)控制還將集成更多高級(jí)功能，如機(jī)器學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)性維護(hù)（Predictive Maintenance）和條件監(jiān)控（Condition based Monitoring）。這些功能可以增強(qiáng)電機(jī)控制系統(tǒng)的功能和可靠性，為最終用戶(hù)提供額外的價(jià)值。多核架構(gòu)處理器可以提供靈活獨(dú)立的算力給這些附加服務(wù)。

多核心嵌入式處理器的性能

多核處理器允許并行處理，可顯著提高性能，而不會(huì)成比例地增加功耗。近年來(lái)，開(kāi)源架構(gòu)如RISC-V的出現(xiàn)，也進(jìn)一步加速了多核處理器的發(fā)展，使其在各種應(yīng)用中更易于獲取和定制，更好地適應(yīng)高級(jí)電機(jī)控制方案的設(shè)計(jì)和定制需求。

Q為什么提高核心頻率比增加更多核心困難？

嵌入式設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)更高處理能力，之所以考慮采用多核心處理器，是因?yàn)樘岣邌魏颂幚砥鞯暮诵念l率面臨較高的技術(shù)挑戰(zhàn)。更高的頻率會(huì)導(dǎo)致功耗和熱量增加，從而引發(fā)熱管理問(wèn)題，頻率擴(kuò)展的收益遞減（稱(chēng)為Power Wall問(wèn)題）。使得繼續(xù)提高頻率的效率降低。相比之下，增加更多核心、允許并行處理，將軟件負(fù)荷分配到多個(gè)核心上，從而在不增加熱量和功耗的情況下提高整體性能的辦法更為有效。

◢同構(gòu)和異構(gòu)多核處理器在電機(jī)控制應(yīng)用中的應(yīng)用

多核心MCU可分為同構(gòu)多核處理器和異構(gòu)多核處理器，前者由具有相同架構(gòu)和能力的核心組成（例如多個(gè)一樣規(guī)格的ARM內(nèi)核或RISC-V內(nèi)核），后者則由具有不同架構(gòu)和能力的核心組成（例如ARM+DSP，或者ARM+FPGA組合）。

同構(gòu)多核處理器由具有相同架構(gòu)和能力的核心組成。這種一致性簡(jiǎn)化了軟件開(kāi)發(fā)和負(fù)荷平衡，使任務(wù)更容易均勻分配到所有核心上。同構(gòu)多核系統(tǒng)特別適用于需要一致性能和實(shí)時(shí)處理的應(yīng)用，如多旋翼無(wú)人機(jī)，機(jī)器人等，在同一片MCU上，實(shí)現(xiàn)多個(gè)電機(jī)控制。

異構(gòu)多核處理器則由具有不同架構(gòu)和能力的核心組成。這些系統(tǒng)可以通過(guò)將特定任務(wù)分配給最合適的核心來(lái)優(yōu)化性能。例如，異構(gòu)系統(tǒng)可能使用高性能核心進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，而使用節(jié)能核心處理簡(jiǎn)單任務(wù)。這種方法可以提高整體系統(tǒng)效率和靈活性，適用于具有多樣化處理需求的應(yīng)用，例如：用戶(hù)界面LCD+電機(jī)控制。

同構(gòu)多核架構(gòu)在工業(yè)嵌入式電機(jī)控制MCU設(shè)計(jì)中具有的一些優(yōu)勢(shì)：

●簡(jiǎn)化軟件開(kāi)發(fā)：由于同構(gòu)核心，任何核心都可以運(yùn)行相同的軟件，簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)和調(diào)試過(guò)程。這種一致性降低了軟件設(shè)計(jì)和維護(hù)的復(fù)雜性。例如，全部使用ARM或RISC-V內(nèi)核，所有開(kāi)發(fā)都可以基于C語(yǔ)言；而異構(gòu)的處理器例如ARM+FPGA，則需要同時(shí)使用C語(yǔ)言及HDL設(shè)計(jì)工具，開(kāi)發(fā)成本較高，并對(duì)工程師能力有更多要求。

●負(fù)載平衡：同構(gòu)多核系統(tǒng)可以高效地將任務(wù)分配到所有核心上，確保工作負(fù)載均衡和處理能力的最佳利用。這對(duì)于需要一致性能的多個(gè)實(shí)時(shí)電機(jī)控制應(yīng)用特別有利，例如雙軸、三軸伺服、多輪AGV小車(chē)、3D打印機(jī)應(yīng)用等。

●成本效益：使用相同的核心設(shè)計(jì)可以降低芯片制造成本，因?yàn)榭梢远啻螐?fù)制相同的核心設(shè)計(jì)。這種一致性也簡(jiǎn)化了芯片測(cè)試和驗(yàn)證過(guò)程。

旋智的多核心處理器、電機(jī)控制計(jì)算單元

旋智即將推出具備4～8核的高性能SPC系列MCU，以及配套的SPCore系列電機(jī)控制SoM（System-on-Module）設(shè)計(jì)，配備512k～32M byte的RAM，多路高速ADC接口，多路Sigma-Delta接口，EtherCAT連接能力，以及高速以太網(wǎng)接口，主要用于工業(yè)變頻器、伺服控制、高性能三相AC/DC，DC/AC儲(chǔ)能、光伏變換器等應(yīng)用。

旋智的多核心處理器軟件主持

基于公司國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的MBD成熟設(shè)計(jì)技術(shù)方案及服務(wù)支持能力，旋智也將推出用于多核心處理器的MBD仿真模型、自動(dòng)代碼生成模型、多核心多任務(wù)通訊控制技術(shù)、SoM設(shè)計(jì)板級(jí)驅(qū)動(dòng)軟件支持包BSP（Board Support Package），方便用戶(hù)上手大規(guī)模、多核心嵌入式軟件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及調(diào)試。

關(guān)于旋智

旋智科技前身為美國(guó)仙童半導(dǎo)體公司的電機(jī)產(chǎn)品線事業(yè)部，于2014年底通過(guò)管理層收購(gòu)方式剝離并獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，公司專(zhuān)注于高集成度電機(jī)控制芯片及先進(jìn)核心算法的研發(fā)。創(chuàng)始核心團(tuán)隊(duì)成員來(lái)自美國(guó)硅谷，在世界頂級(jí)半導(dǎo)體企業(yè)有著多年的研發(fā)、市場(chǎng)和管理經(jīng)驗(yàn)。獨(dú)立以來(lái)，旋智已經(jīng)成功量產(chǎn)3代電機(jī)控制芯片，并大批量應(yīng)用于消費(fèi)類(lèi)、白色家電和工業(yè)控制等領(lǐng)域。