盘点2024工程师最喜欢的五款MCU及实战案例

发布时间:2024-10-17 阅读量:2847 来源: 我爱方案网 作者: bebop

随着各行业电子产业的深入和细化,不同企业将会在各自的领域打造更加完善、前沿的MCU应用解决方案,目前可预见MCU将会向多核、高集成方向发展,出现诸如“MCU+AI+传感器”、MCU与MPU跨界融合等技术相关的创新应用。

MCU应用市场主要集中在汽车电子、工控/医疗、计算机网络、消费电子等领域,占比分别33%、25%、23%和11%。
在工业领域,市场需求向算法和泛周边扩展,持续支持高精度的工业控制及高性能数据处理,MCU主要为工业场景提供电机控制(MCU+驱动+信号链)整体解决方案,增强数字电源及能量管理,并全面布局基建各领域;
消费电子市场则向着连接和智能化扩展,所以应用于该场景的MCU支持各种类型的有线与无线连接,以及图形化应用界面及显示,实现智慧家电、智能家居及AI应用创新,并提供多种的解决方案和传感器融合。
车规MCU按位数可分为8位、16位和32位。8位MCU成本/功耗低,便于开发,性能可满足大部分场景需要,广泛应用于基础功能如风扇、雨刷、天窗,座椅控制等领域。32位MCU运算能力更强,能满足高速处理的需求,多用于解决复杂场景问题,如汽车智能座舱、车身控制、辅助驾驶,行车安全系统等领域。
计算机与网络通信应用中,MCU负责处理传感器数据、控制设备运行和实现智能决策。它们通过无线通信技术(如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等)实现设备间的互联互通,提供便捷的智能家居体验‌。

以下将推荐五款经常在上述场景中使用的主流MCU,它们以其性能、功能和行业认可度而闻名。


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1.德州仪器(TI) MSPM0G1507(排名不分先后顺序)

MSPM0G1507是一款功能强大、应用广泛的数字信号处理器芯片,适用于机器人控制、智能家居控制、工业自动化控制等应用。
技术参数:
- 内置ARM Cortex-M4F处理器,主频最高可达300MHz
- 内置DSP加速器,支持浮点运算和定点运算
- 支持多种通信接口,包括SPI、I2C、UART、USB等
- 支持多种外设,包括ADC、DAC、PWM、GPIO等
- 工作电压范围为1.71V至3.6V,功耗低,适合电池供电的应用
应用案例:无刷直流电机逆变器
该案例是一款 60mm x 60mm 紧凑型驱动器,无需散热器(利用自然对流)即可在 20kHz 开关频率下提供 33ARMS 持续电流,从而实现基于传感器的梯形控制。

方案特性
  • 适用于 BLDC 电机的 600W 驱动器,支持基于传感器的梯形控制
  • PCB 外形小巧:60mm × 60mm
  • 工作电压范围为 5V 至 21V
  • 支持高达 33ARMS 的持续绕组电流
  • 在 18V 和 600W 下进行 20kHz 单极梯形控制时可实现高效率

2.中微半导体CMS32M65xx
CMS32M65xx系列MCU是中微半导体电机控制产品线主力产品,被广泛应用于空气净化器、落地扇、油烟机、吸尘器、高速吹风筒、高压水泵、三相服务器风扇、单相风机、筋膜枪、电钻、扳手等典型电机控制领域。
应用案例:电钻解决方案
方案优势:
> 内置12位ADC,多路运放,PGA,N+N驱动,精简外围电路
> 优化的无感启动算法,100%启动成功
> AD比较器联动机制,更低的运行速度,更准确的高速换向,效率更高
> 低速持续输出大扭矩,堵转时仍能保持最大扭矩持续输出
> 具备电量指示、故障指示、高低档切换、反转零扭矩自停、正反转切换、工作照明、电池温度检测功能
> 具备输入过欠压保护、过流保护,过温保护、相间短路保护、缺相保护、堵转等保护功能
3.小华半导体HC32M120系列
小华半导体HC32M120系列芯片是基于ARM Cortex-M0+ 32-bit RISC CPU,工作频率48MHz的高性能MCU,集成了片上存储器,包括32KB的Flash,4KB的SRAM。支持宽电压范围(2.7-5.5V)、宽温度范围(-40-105℃)和低功耗模式,可应用于冰箱、空调、洗衣机、小家电、风机、风筒等领域。
应用案例:电动自行车
方案简介:电动自行车电驱控制板方案以HC32M120为主控芯片,同MOS、Gate_Drivers、LDO及其他外围电路构成。主要功能:EBS、能量回馈、HDC、霍尔修复、相序自识别、一线通、三速、GB_25KM、1:1电动助力等。
方案特点:
48MHz主频、2个独立OPA、高速ADC、电机专用TIMER、温度范围:-40℃~105℃
丰富的基础函数库、SVPWM系统、电机专用控制库模块
FOC控制系统优势(正弦电流、转矩平稳、低噪音)
平地/坡道/溜坡/滑行/带载启动优势(启动转矩大、重载启动高可靠)
客制化控制流程优势(丰富的模块化电机库)
完善的系统保护功能(过流、过压、欠压、堵转、飞车、短路等保护)
4.先楫HPM5300
HPM5300是针对电机控制领域推出的高性能RISC-V架构MCU,主频480MHz,能快速响应PLC控制信号,并专门配置了运动处理单元,可提供位置预测和运动轨迹规划功能,支持双精度浮点运算及强大的 DSP 扩展,广泛应用于工业自动化中的编码器和伺服驱动器,新能源中的微型逆变器,汽车电子中的 IMU、ECU 和汽车座椅门控模块等产品中。
HPM5300 系列支持各类位置传感器,包括光电式、磁感应和旋转变压器,同时提供灵活的编码器输入输出,兼容总线型、模拟类和脉冲型,匹配增量和绝对编码器各种输入输出信号形式,信号转化灵活、效率高。HPM5300 系列可支持市面上主流的各类型编码器通讯协议,如多摩川,BISS-C、ENDAT、HIPERFACE 等。
应用案例:磁编码器方案


方案特点:
  • 分辨率:17b
  • 支持最高转速:6000RPM
  • 支持增益偏差校正
  • 支持温漂补偿
  • 支持掉电多圈保存
  • 支持Offset校正
5.瑞萨RA8T1 MCU
RA8T1微控制器(MCU)可满足工业、楼宇自动化,以及智能家居等应用中常见的电机、电源和其它产品的实时控制要求。
性能方面,RA8T1产品主频480 MHz,具有先进的PWM定时功能,如三相互补输出、0%和100%占空比输出功能、双缓冲比较匹配寄存器,和五种相位计数模式。其模拟功能包括12位ADC、12位DAC,以及用于电压和电流测量及过流保护的高速比较器。RA8T1 MCU还带来多种通信功能,包括SCI、SPI、I2C/I3C、CAN/CAN-FD、以太网和USB-FS。当检测到异常时,RA8T1 MCU提供端口输出关断功能。

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