发布时间:2024-07-27 阅读量:7235 来源: 我爱方案网 作者: wenwei
【导读】随着我国制造业智能化水平的不断升级,数控机床、精密机械、锂电设备、新能源汽车、机器人等高科技含量的新兴产业逐渐崭露头角,MCU作为工业自动化的关键部件,必然朝向更高算力、更高智能和更低功耗的方向发展,从而推动工控MCU的需求和性能不断升级。
高性能MCU通过提供强大的运算与存储能力、多通道、高精度、高速实时采样与控制等功能,支持复杂路径规划、更快速的感知和测距,使得工业控制系统面对复杂环境、线路处理更加利落,脱困能力更强。例如,在扫地机器人中的应用,高性能MCU能够支持多个电机运行,提高了智能控制的灵活性,同时节省了成本。
此外,高性能MCU还集成了丰富的外设资源,如UART、USART、I2C、SPI等多种拓展接口,支持激光测距传感器、摄像头、陀螺仪、加速度计、WiFi、蓝牙等各种高端配置,为工业控制提供了更多的智能化选项。
在工业自动化领域,高性能MCU通过与新型传感器和执行器接口的配合,如IO-Link技术,显著降低了系统复杂性,引入了有用的功能如实时诊断,通过参数监控进行实时诊断。这种技术不仅延长了8位和16位设备的使用寿命,还通过提供三种类型的数据交换(过程数据、服务数据和事件),使得传感器和执行器能够向控制器提供连续的实时数据流,从而提高了工业自动化系统的效率和可靠性。
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高性能MCU对工业控制的意义
高性能MCU对工业控制的意义在于提高系统的性能、效率和智能化水平,从而提升工业自动化和机器人控制领域的竞争力。
(1)高性能处理能力
高性能MCU通常基于Cortex-M4F内核,具有高主频(如144MHz)和高处理性能(高达180DMIPS),支持FPU浮点运算,内置Cache和预取模块,指令执行速率快,能够满足各种运动算法和智能控制对高算力的需求。
(2)高集成度
高性能MCU支持多个独立的多通道高速ADC,可以对机器人设备的电压/电流/霍尔等模拟信号进行快速采样,实时计算和监控伺服电机工作状态。此外,多通道PWM输出可满足对六轴电机的精确控制,外设资源集成度高,有多路UART/I2C/SPI拓展接口,系统可拓展性强。
(3)提升系统效率和智能化
高性能MCU通过采用更高性能的内核和部分核心控制算法的硬件化加速,内置更高精度的ADC等,在提升机器人控制响应速度和精度的同时,还可降低系统成本。这有助于开发出功能更为强大和智能化程度更高的机器人产品。
(4)促进技术创新和产品升级
高性能MCU的采用,使得制造商能够轻松完成产品创新设计,开发出具有优异电机控制算法技术和强大处理性能的产品,助力客户在市场竞争中占据优势。
综上所述,高性能MCU通过提供强大的处理能力、高集成度和优化算法,不仅提高了工业自动化和机器人控制的性能和效率,还促进了技术创新和产品升级,从而增强了企业在工业控制领域的竞争力。
方案一:基于STM32H743的工业自动化开发板
方案主控芯片采用STM32FH743,采用6级流水线,性能高达5CoreMark/MHZ,在400MHZ工作频率下测试数据高达2010CoreMarks,自带2048KB FLASH和1046KB的SRAM,并外扩512MB NAND FLASH和32MB的SPI FLASH,满足大数据存储需求。方案国产化程度高,优选国产好芯,国产化率达到85%(数量),适用于工业自动化、汽车电子、医疗设备、消费电子等场景。
方案优势
• 主芯片频率高达400MHz
• 接口丰富:引出110个IO,方便接入各种底板
• 内存资源丰富:外扩512MB NAND FLASH和32MB的SPI FLASH
应用领域
工业自动化、医疗设备、汽车电子等领域。
方案二:瑞芯微RK3568工控主机开发板
方案基于瑞芯微高性能四核SoC RK3568开发,主频最高达2.0GHz,自带1.0 T算力NPU,Android 11.0/Ubuntu 20.04/Debian 10.0系统 (内核为Linux4.19),性能强劲,22nm工艺,发热量小,超低功耗,支持4K解码和各种LCD显示屏,底板添加了EMC防护设计参考,更符合工业场景应用,方案支持2路1Gbps以太网接口,双频Wi-Fi功能,满足不同场景下的多种联网方式。
应用领域
普遍适用于工控主机、广告机、机器人等设备。
方案三:先楫HPM5301工控开发板
方案采用先楫入门级高性能MCU 5301系列芯片,主频高达360 MHz,支持硬件单精度/双精度浮点数单元和DSP指令;CPU配置了16KB一级指令缓存和16KB一级数据缓存,以及128KB指令本地存储器和128KB数据本地存储器。集成一路高精度16位ADC,转换速率达2MSPS,精度设置为12位时,转换速率达4MSPS,兼顾高精度与高转换率。开发板提供了一个USB Type-C 接口实现高速的 USB-OTG 功能,板载的按键和 LED 方便用户交互,同时提供了一个适配了树莓派的扩展接口和一个标准的 JTAG 调试接口。
方案特点
(1)性能强劲
主频高达360MHz,支持硬件单精度/双精度浮点数单元以及DSP指令;
(2)提供多种可灵活配置的接口
包含 5路UART、2 路SPI、2路12C 以及USB OTG 内置 HS PHY;
(3)高速内存
配置16KB一级指令缓存和16KB一级数据缓存,以及128KB指令本地存储器和128KB数据本地存储器。
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