电机驱动、电力配网...国产高性能RISC-V MCU的三个实战案例

发布时间:2024-01-18 阅读量:5973 来源: 我爱方案网 作者: bebop

导读:HPM6700是先楫半导体推出的高性能实时RISC-V微控制器,为工业自动化及边缘计算应用提供了极大的算力、高效的控制能力及丰富的多媒体功能。HPM6700支持双精度浮点运算及强大的 DSP 扩展,主频高达 816 MHz,创下了高达 9220CoreMark和高达 4651 DMIPS 的 MCU性能新记录。我爱方案网配合原厂发展方案商生态,为设备终端制造商提供即插即用的方案PCBA,能够帮助工业、电力等领域应用的客户朋友们快速选型和方案落地。

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电机驱动
在工业领域,电机驱动是整个自动化的基础应用,如用于CNC机床、机器人的伺服驱动器,用于新能源汽车的主驱和压缩机驱动等。由于这些行业本身的发展和需求增加,对微控制器(MCU)提出了更高的要求,如高算力、高实时性、高速高精度ADC、Ʃ-Δ滤波、单芯片多轴控制等。
使用超高性能的HPM6750芯片可实现HMI与四轴伺服运动控制,无需总线通信反馈与交互控制,片内完成所有数据采集、处理和显示,对伺服控制和四电机的同步控制效率大大提高。
先楫3D打印.png

芯片优势:
816MHz 主频控制器,性能强悍
多伺服电机控制,高精度位置控制
集传感器数据采集、显示、交互、多电机控制于一体
相比模块化的伺服控制系统,方案性能和效率大大提高
具备4组电机控制模块,能输出32路PWM输出、接4个编码器,可以完成单芯片驱动4个电机
应用场景:
工业机器人、SCARA机器人、机床加工、伺服方案等场景。
电力配网DTU
电网自动化系统一般由以下部分组成:配电主站、配电子站(常设在变电站内,可选配)、配电远方终端(FTU、DTU等)和通信网络。配电主站位于城市调度中心,配电子站部署于110kV/35kV变电站,子站负责与所辖区域DTU/FTU等电力终端设备通信,主站负责与各个子站之间通信。
我爱方案网FAE/PM考虑到系统的秒级响应要求、电网对自主可控的要求等因素,选用了先楫半导体的高性能MCU HPM6750IVM设计了一款DTU/FTU最小系统核心板,MCU为BGA289封装,多达195个GPIO;2M的SRAM,灵活可选容量的外挂FLASH;内部DSP单元,支持SIMD和DSP指令;RISC-V双内核完全自主可控,主频816M,创下了高达9220CoreMark和高达4651DMIPS的MCU性能记录。芯片工作温度在-40℃~105℃,满足电力行业苛刻工作环境。

方案优势:
双千兆以太网:根据标准要求,扩展了一路SPI转以太网接口
双USB接口:支持扩展网口与外挂4G
17路串口:满足串口通信需求
4路高速SPI:支持外挂加密芯片、ADC芯片、SPI转以太网芯片
4路IIC:支持外挂实时时钟、温湿度传感器等
1个16bit ADC和3个12bit ADC:支持模拟量的采集
应用场景:
新能源、电力配网DTU、配电柜、电池化成分容下位机等场景。
工业机械臂方案
伺服电机的运动控制需要准确的位置反馈信息。随着高精度位置传感器技术的发展,如光电编码器、磁性编码器等,能够实时获取伺服电机的位置信息,并通过反馈控制算法进行精确的位置调整。这些技术的创新使得伺服电机的定位精度进一步提升,满足了机械臂在高精度操作中的需求。
先楫HPM6280芯片具备出色响应速度快、定位精度高等特点,能够实现高速、高精度的运动控制。HPM6280高性能MCU目前已应用于电动平行夹爪方案,方案内置FOC算法+H桥驱动芯片,以50K电流环频率实现4轴步进电机开环控制,步进电机速度>1200RPM,在工业机械臂场景,HPM628 MCU能够迅速准确地完成各种复杂任务,提高工作效率和生产质量。

方案优势:
高性能MCU,高达600MHz主频。
控制<100PS,高精度PWM,有效优化GaN驱动音圈电机动态特性
RISC-V架构自研芯片,可满足国产自主可控要求,供应链稳定,超高性价比。
高算力,大 SRAM,大 Flash,多路CAN FD,16bitADC(24路)
应用场景:
搬运机械臂、装配机械臂、焊接机械臂等场景。

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