MCU受追捧，F(xiàn)PGA方案尚欠火候？ - 馬達(dá)控制MCU在變，你也要跟著變！

　　瑞薩電子蓄勢發(fā)力創(chuàng)新家用電器和工業(yè)兩大領(lǐng)域

　　隨著節(jié)能減排政策的不斷出臺，中國市場在家用電器和工業(yè)兩大領(lǐng)域著力發(fā)展變頻控制技術(shù)，對變頻控制方案、相關(guān)產(chǎn)品的需求日益增加。

　　變頻技術(shù)為白色家電產(chǎn)品帶來了節(jié)能、舒適、人性化、智能化等諸多優(yōu)點(diǎn)。瑞薩電子（中國）有限公司通用和SoC產(chǎn)品中心中國電機(jī)實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)括經(jīng)理汪韌冬從發(fā)展現(xiàn)狀和未來的預(yù)測兩個(gè)方面，總結(jié)了如下的發(fā)展特點(diǎn)：

　　1. 永磁同步電機(jī)被廣泛使用；2. 負(fù)荷周期性變動引發(fā)的振動補(bǔ)償技術(shù)不斷完善；3. 最優(yōu)控制策略的應(yīng)用讓變頻系統(tǒng)的綜合效率達(dá)到最大；4. 隨著永磁同步電機(jī)的反電動勢越來越高，在有限的輸入電壓的情況下，如果不做處理，電機(jī)控制不得已將進(jìn)入“弱磁”控制領(lǐng)域，導(dǎo)致了系統(tǒng)功耗增加，能效降低。

瑞薩電子（中國）有限公司通用和SoC產(chǎn)品中心中國電機(jī)實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)括經(jīng)理汪韌冬表示，為順應(yīng)節(jié)能減排政策，瑞薩電子始終堅(jiān)持為市場提供創(chuàng)新電機(jī)用MCU產(chǎn)品。

　　汪韌冬進(jìn)一步表示，在工業(yè)領(lǐng)域，中小功率的電動機(jī)也普遍采用永磁同步電動機(jī)。E-bike是瑞薩電子在中國市場最關(guān)注的應(yīng)用之一。在這方面，技術(shù)的發(fā)展具備如下特點(diǎn)：

　　1. 表面貼型外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)是目前電動自行車中普遍采用的驅(qū)動電機(jī)；2. 電動機(jī)驅(qū)動方式正在從傳統(tǒng)的方波驅(qū)動向矢量控制的正弦波驅(qū)動方式過渡；3. 電動機(jī)驅(qū)動目前普遍具備霍爾位置傳感器；4. 16-bit單片機(jī)是目前在這一市場中的主流應(yīng)用單片機(jī)。瑞薩在這一領(lǐng)域準(zhǔn)備了完整的產(chǎn)品線，并且為了適應(yīng)這樣的中低端單片機(jī)資源，努力開發(fā)了完整的矢量控制算法；5. 在無位置傳感器領(lǐng)域，目前的技術(shù)瓶頸是零速、低速下的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)。理論方面已經(jīng)取得長足進(jìn)展，在實(shí)踐中仍需控制器開發(fā)人員的努力和探索，最終突破瓶頸。

　　32位MCU蠶食8位MCU馬達(dá)市場 FPGA方案尚欠火候

　　與Silicon Labs和合泰鐘情于8位MCU不同，飛思卡爾微控制器部工業(yè)和多元市場運(yùn)營高級應(yīng)用工程師葉萬富指出，近年來，各廠商紛紛推出的低端32位MCU因其較小的價(jià)格差異、更高的性能正在蠶食8位MCU的市場，特別是基于ARM的Cortex-M0，M0+，M3及M4等內(nèi)核的馬達(dá)控制MCU產(chǎn)品。而在更復(fù)雜、更高效和更智能先進(jìn)的馬達(dá)控制應(yīng)用中，DSC和高端32位MCU占著市場主導(dǎo)位置，僅很少部分使用FPGA方案。

　　圖5 飛思卡爾微控制器部工業(yè)和多元市場運(yùn)營高級應(yīng)用工程師葉萬富指出，在低端市場，低端32位MCU因其較小的價(jià)格差異、更高的性能正在蠶食8位MCU的市場；在高端馬達(dá)市場，DSC和高端32位MCU占著市場主導(dǎo)位置，僅很少部分使用FPGA方案。

　　葉萬富強(qiáng)調(diào)，飛思卡爾半導(dǎo)體作為業(yè)界領(lǐng)先的馬達(dá)控制MCU提供商，能夠提供全系列從低端到高端的馬達(dá)控制MCU產(chǎn)品。

　　葉萬富進(jìn)一步指出，為了迎合馬達(dá)控制系統(tǒng)所面臨的新挑戰(zhàn)，未來的馬達(dá)控制MCU設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮以下幾方面新趨勢：1，更高的性能，更強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，并行快速的數(shù)據(jù)處理，以及支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的多任務(wù)處理能力；2，更高的集成度；3，高可靠性；4，低功耗；5，具有競爭力的成本；6，豐富的外圍擴(kuò)展性能；7，簡單易用的開發(fā)工具和穩(wěn)定可靠的控制算法庫。

　　智能工業(yè)革命要求馬達(dá)控制MCU具有更多且更專注的外設(shè)、具有磁場導(dǎo)向控制（FOC）功能、有源功率效正因素（PFC）以及DSP功能。同時(shí)，MCU本身也要求有更低的功耗，因而采用新一代ARM核的MCU也正在流行。那么，為更好匹配市場及客戶所需，ARM的相應(yīng)產(chǎn)品與市場策略是什么？

　　拓疆馬達(dá)應(yīng)用版圖 ARM戮力豐富生態(tài)系統(tǒng)資源

　　ARM中國嵌入式應(yīng)用市場經(jīng)理耿立峰表示，由于馬達(dá)的應(yīng)用層面相當(dāng)廣泛，而不同的馬達(dá)對于MCU的需求也不盡相同，市面上已經(jīng)看到了越來越多采用ARM內(nèi)核的MCU解決方案。對于價(jià)格敏感同時(shí)對CPU處理能力要求不是太高的應(yīng)用，比如電動自行車/直流風(fēng)扇等，ARM Cortex-M0或者Cortex-M0+就是非常理想的平臺。需要再高一點(diǎn)性能的，比如變頻空調(diào)/冰箱/洗衣機(jī)等控制應(yīng)用，則可以考慮Cortex-M3。再者，如果需要用到DSP指令甚至浮點(diǎn)運(yùn)算單元，還可以考慮Cortex-M4。

　　圖6 ARM中國嵌入式應(yīng)用市場經(jīng)理耿立峰表示，由于馬達(dá)的應(yīng)用層面相當(dāng)廣泛，而不同的馬達(dá)對于MCU的需求也不盡相同，市面上已經(jīng)看到了越來越多采用ARM內(nèi)核的MCU解決方案。ARM戮力為馬達(dá)控制領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)伙伴提供豐富的生態(tài)系統(tǒng)資源。

　　為了方便廣大工程師在Cortex-M這個(gè)平臺上的項(xiàng)目開發(fā)，ARM還提供標(biāo)準(zhǔn)軟件接口和代碼庫， CMSIS （Cortex Microcontroller Software Interface Standard）。針對Cortex-M4中的DSP功能，CMSIS-DSP部分提供了超過60多種功能的DSP算法庫 。除了ARM所提供的資源，眾多的芯片合作伙伴在ARM內(nèi)核的基礎(chǔ)上也不斷開發(fā)創(chuàng)新性的片上外設(shè)資源（ADC，PWM， Comparator等）以及參考設(shè)計(jì)，這些都為ARM平臺在馬達(dá)控制領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)伙伴提供了豐富的生態(tài)系統(tǒng)資源。

　　全球知名MCU原廠在電機(jī)市場合縱連橫，戰(zhàn)鼓正盛，創(chuàng)新的烽火依舊延續(xù)著...

　　歐美臺日主導(dǎo) 馬達(dá)控制MCU應(yīng)用四面開花

　　在這波馬達(dá)與MCU革新大潮驅(qū)動下，馬達(dá)控制MCU目前呈現(xiàn)百家爭鳴的狀態(tài)，日系、歐系、美系、臺系MCU大廠，各展身手，在經(jīng)濟(jì)尚不景氣的大時(shí)代背景下，市場呈現(xiàn)低價(jià)與高價(jià)的產(chǎn)品暢銷兩極化趨向，合泰身為臺系MCU大廠，通吃高低階MCU市場。

　　雖然，近年來，中國***及大陸MCU勢力崛起迅猛，然而由于過去歐美日系大廠曾投資于各種MCU系列產(chǎn)品，積累了豐富的應(yīng)用技術(shù)，且具有得到實(shí)際檢驗(yàn)的成套開發(fā)工具支持開發(fā)，故歐美和日本廠商將繼續(xù)主導(dǎo)中國MCU市場，短期內(nèi)或難以改變這一現(xiàn)狀。

版權(quán)聲明

本文作者：電子發(fā)燒友網(wǎng)執(zhí)行主編 莫延芬

本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)九月份《智能工業(yè)特刊》“i創(chuàng)新”欄目原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請注明出處！
?