未來(lái)趨勢(shì)？航順新推算法硬件化BLDC電機(jī)專(zhuān)用MCU

電機(jī)控制算法FOC硬件化目的是加速算法執(zhí)行效率，減少CPU算力耗時(shí)，有利于縮短客戶(hù)開(kāi)發(fā)周期和降低客戶(hù)使用上的難度，進(jìn)而提高產(chǎn)品易用性和競(jìng)爭(zhēng)力，國(guó)內(nèi)芯片原廠已經(jīng)有不少?gòu)S商走上了軟件算法硬件化之路，但是硬件化勢(shì)必給客戶(hù)帶來(lái)靈活度不足等缺點(diǎn)。

近日，航順芯片新推出了一款針對(duì)BLDC電機(jī)的經(jīng)濟(jì)型電機(jī)驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用MCU芯片HK32ASPIN020，電機(jī)軟件算法模塊化和硬件化，將兼顧硬件化加速算法執(zhí)行效率和靈活性、給客戶(hù)帶來(lái)靈活算法配置和高效使用CPU耗時(shí)等特點(diǎn)。

該芯片采用了最新一代的嵌入式32位RISC處理器，是一個(gè)低成本、超低功耗的MCU 平臺(tái)，內(nèi)置的Cortex?-M0 核心可與所有的ARM工具和軟件兼容。

不過(guò)，同樣一個(gè)算法，用全硬件實(shí)現(xiàn)和全軟件實(shí)現(xiàn)的區(qū)別很大，在實(shí)現(xiàn)難度和效率上都天差地別，航順這款經(jīng)濟(jì)型電機(jī)驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用MCU芯片，又會(huì)有怎樣的表現(xiàn)呢?

01 更快的運(yùn)算速度

算法硬件化的一大優(yōu)勢(shì)就是運(yùn)算速度快，因?yàn)樗惴ㄓ布髤?shù)的敏感性會(huì)更高，可有效提高M(jìn)CU芯片運(yùn)算速度。此前就有案例顯示，8位MCU算法硬件化后跑出了比32位通用MCU更快的運(yùn)算速度，其魅力可見(jiàn)一斑。HK32ASPIN020系列MCU集成航順自研專(zhuān)利電機(jī)加速單元（EMACC），可用于通過(guò)磁場(chǎng)定向控制FOC算法控制的直流無(wú)刷電機(jī)，加速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，運(yùn)算速度較純軟件計(jì)算更快，并且減少CPU占用，對(duì)于相同的CPU工作頻率，可以支持更高的電機(jī)轉(zhuǎn)速和驅(qū)動(dòng)更高PWM頻率。

在FOC算法模塊化中，Cordic運(yùn)算、Clarke變換、Park變換、反Park變換、PID算法單元、SVPWM模塊耗費(fèi)了CPU大量的運(yùn)算時(shí)間，針對(duì)這一問(wèn)題，HK32ASPIN020系列 MCU對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的硬件化，輸入Ia、Ib和Ic三相電流，通過(guò)EMACC電機(jī)加速單元運(yùn)算之后，得到空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的輸出：A\B\C相的PWM占空比等，從而節(jié)約FOC算法時(shí)間。

HK32ASPIN020系列MCU包含一個(gè)數(shù)據(jù)追蹤器（EMACC_TRACE），本質(zhì)為一個(gè)硬件化的高速串口模塊。用于在電機(jī)調(diào)試過(guò)程中或者高速運(yùn)行時(shí)，實(shí)時(shí)輸出EMACC模塊的參數(shù)，用戶(hù)有4個(gè)字節(jié)用于自定義數(shù)據(jù)輸出，方便用戶(hù)對(duì)電機(jī)調(diào)試，經(jīng)過(guò)EMACC單元處理的算法，效率提升55%。

芯片特性

02 更可靠性保障

算法硬件化的另一大優(yōu)勢(shì)則是可靠性高，算法硬件化的MCU能夠提供更高的產(chǎn)品可靠性。

同時(shí)，用戶(hù)可以根據(jù)自身?xiàng)l件，選擇全軟件算法、部分硬件化模塊+軟件算法，或者全硬件化，極大提高客戶(hù)使用的方便性和靈活性選擇，同時(shí)我們提供具有優(yōu)勢(shì)的軟件算法，如下中電機(jī)算法原理：算法在ASPIN系列芯片有什么優(yōu)勢(shì)：

• 可以直接閉環(huán)啟動(dòng)

• 可靈活配置加速速率

• 可以堵轉(zhuǎn)重啟，不失速

• 可支持順逆風(fēng)啟動(dòng)

• 長(zhǎng)時(shí)間堵轉(zhuǎn)不丟失轉(zhuǎn)子位置信息

• 支持轉(zhuǎn)矩模型下限功率和轉(zhuǎn)速

• 支持轉(zhuǎn)速模式下限功率

• 支持功率模式下限轉(zhuǎn)速

 芯片優(yōu)勢(shì)

03 更集成化的電機(jī)專(zhuān)用芯片

此外，HK32ASPIN020系列MCU芯片集成化路線，三路（3N+3P）預(yù)驅(qū)、三路6N預(yù)驅(qū)和高壓預(yù)驅(qū)等，電壓范圍從40V,75V,250V，650V，從低到高的不同電壓等級(jí)的電機(jī)產(chǎn)品應(yīng)用，可滿(mǎn)足市場(chǎng)BLDC/PMSM電機(jī)的方波，F(xiàn)OC應(yīng)用的需求，如電動(dòng)工具、工業(yè)風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、手持吸塵器、電動(dòng)自行車(chē)（助行車(chē)）、機(jī)器人舵機(jī)、油煙機(jī)、風(fēng)扇等應(yīng)用領(lǐng)域。

 電機(jī)專(zhuān)用MCU路線

未來(lái)可期 整機(jī)廠商更傾向于算法硬件化集成化的專(zhuān)用MCU 

從應(yīng)用角度而言，算法硬件化和集成化是受到整機(jī)廠商青睞的。相對(duì)于通用MCU而言，特定場(chǎng)景的專(zhuān)用MCU算法固化后成本更低，運(yùn)算速度更快，產(chǎn)品可靠性也更高，優(yōu)勢(shì)明顯。

未來(lái)，隨著應(yīng)用逐步推廣，MCU算法硬件化集成化、產(chǎn)品進(jìn)一步更新迭代完善，相信多模式方案提供會(huì)獲得市場(chǎng)廣泛應(yīng)用，成為專(zhuān)用MCU的主流方案之一。

目前，航順已與華秋商城達(dá)成授權(quán)代理合作，廣大客戶(hù)可在華秋商城采購(gòu)航順品牌產(chǎn)品，官方授權(quán)保證，原廠FAE技術(shù)支持，歡迎選購(gòu)！如需了解更多，請(qǐng)?jiān)谙路搅粞曰蚵?lián)系我們：

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