对标国际方案!先楫HPM5E00芯片千兆端口性能碾压传统百兆工控总线

发布时间:2025-05-8 阅读量:184 来源: 我爱方案网 作者: bebop

变频器、伺服、PLC及远程IO等通用工控场景中,其所用的电机组群多为分散且距离较远,为了能够保证设备达到预期效果,系统同步性能直接影响产品的价值。

 

EtherCAT 技术因其适用于几乎所有的拓扑结构,数据传输的高速高效性以及显著提升的系统实时性等明显优势正在逐渐得到包括多轴步进电机驱动器在内的工业控制领域越来越多的应用。

 

虽然EtherCAT 技术在中国工业领域有广泛的应用,但使用的MCU芯片基本被国外品牌垄断,在此背景下,国产高性能MCU厂商先楫半导体推出得到德国Beckhoff 正式授权的国产EtherCAT从站控制芯片——HPM5E00

 

在机器人关节、工业机械臂、楼宇自动化(BAS)等高端应用中,HPM5E00可提供高实时性、低延时的EtherCAT总线支持,大幅降低国产MCU在EtherCAT技术应用中的进入门槛。

 



扫码可申请免费样片以及获取产品技术规格书

HPM5E00系列在延续HPM6E00高算力基因的基础上,进一步实现低功耗优化、成本控制优势与紧凑高效封装三大升级,面向工业控制系统对高性能、高集成的持续演进需求提供全新解决方案。


HPM5E00芯片的技术亮点与创新

1.核心性能优势
HPM5E00搭载32位RISC-V内核,主频达480MHz,支持RV32-IMAFDCBP指令集,并集成DSP单元与SIMD指令加速,性能达5.6 CoreMark/MHz。其内置512KB SRAM(含128KB指令/数据本地存储器)和1MB闪存,可满足复杂算法的高速执行需求,避免因外部存储访问延迟导致的性能损失 。
案例:在步进马达控制方案中,HPM5E00通过高精度PWM模块(100ps分辨率)实现CIA402协议支持,适配CSP、CSV模式,显著提升电机响应速度和能效 。
2.EtherCAT技术集成
集成德国倍福授权的EtherCAT从站控制器(ESC),支持3个端口,提供60KB Process Data RAM和64位分布式时钟,同步精度达纳秒级。相比传统现场总线(如PROFINET),EtherCAT的“Processing on the fly”机制可实现超低通信延迟(循环周期<100μs),适用于多轴同步控制场景 。
对比:HPM5E00和XMC4800均集成EtherCAT从站控制器,但HPM5E00支持3端口千兆以太网,优于XMC系列的百兆接口
3.运动控制与模拟外设
配备2个8通道增强型PWM模块、4个Σ-Δ信号接收单元及可编程逻辑模块(PLB),支持伺服驱动器的实时闭环控制。其16位ADC(2MSPS采样率)和模拟比较器可精准采集电机电流、位置信号,满足高精度运动控制需求 。

4.国际竞品分析

–TI C2000系列:以DSP核见长,在电机控制算法优化上具备优势,但主频普遍低于300MHz,且EtherCAT需依赖FPGA扩展,成本较高 。
–ST STM32G4系列:主打高性价比,支持CAN-FD和高级定时器,但缺乏原生EtherCAT支持,多用于中低端工控场景 。
实战方案

参考方案一:基于HPM5E00 MCU芯片的EtherCAT步进马达方案,可实现用EtherCAT控制步进电机的运行,主要功能如下:

  • 支持通过EtherCAT升级、

  • 支持CIA402协议,有CSP、CSV等模式

  • 输入电压范围15V~48V

  • 正交编码器接口

  • 最大输出电流3A

  • 电压保护功能

  • 两路光耦隔离输出、四路光耦隔离输入

  • 支持HPM Monitor Studio上位机

  • EUI显示及按键操作功能

图片


参考方案二:


格睿物联旗下品牌“GRMOT格睿力源” EC1-570总线型开环步进驱动器,采用先楫半导体HPM5E00系列为主控芯片,通过EtherCAT总线通讯接口将EtherCAT从站技术、矢量控制技术、内置微细分技术、自适应滤波技术融为一体,实现了步进系统的实时控制与实时数据传输,进一步优化了步进电机的性能:


  • 中低速具有极佳的平稳性和超低噪声;

  • 高速力矩得到极大提升,扩展了步进电机的速度应用范围;

  • 平滑、精确的纯正弦电流矢量控制技术有效地减小了电机发热。


目前,该产品已完美适配倍福、欧姆龙、基恩士、汇川、信捷等多家主站控制系统,并且广泛应用于纺织、机器人、锂电设备、3C电子等行业。


图片


参考方案三:
先楫HPM6E00伺服驱动器整机方案

图片


图片


先楫HPM6E00伺服驱动器支持单相AC~90V- AC~253V 电源供电,配合100W~750W 高响应伺服电机(电机搭配17位绝对值编码器),实现全闭环功能,电机运行安静平稳。该方案支持适配电机、支持EtherCAT总线控制,支持DI输入和DO输出,具备过流、过压、过载等保护。该方案应用于电子制造、锂电、机械手、包装、机床等行业的自动化设备,以其高性能实现快速精确的位置控制、速度控制和转矩控制,提高系统的响应速度和生产效率。


规格参数:
  • MCU:HPM6E80 (只使用了CPU0)
  • 输入电压范围:AC~90V- AC~253V
  • 额定功率:750W
  • 额定电流:5A
  • 额定转速:3000RPM (根据适配电机)
  • 适配电机:5对极伺服电机
  • 编码器:电机适配17位绝对值编码器(多摩川)
  • 支持通讯方式:EtherCAT (支持CiA402协议)
支持功能:

  • 支持的操作模式:CSP,CSV,CST, PP、PV
  • 富的回零HM模式;
  • 位置、速度、力矩三环控制;
  • 上电软起动、掉电电机绕组短路等;
  • 保护功能:过流、过压、欠压、过载、堵转、过热等

扫码可申请免费样片以及获取产品技术规格书


相关资讯
能效比提升70%!i.MX 95如何击败国际竞品?

随着自动驾驶、智慧医疗和工业自动化等场景对实时性需求的激增,传统云计算在延迟、隐私与带宽上的瓶颈日益凸显。据IDC预测,到2026年,全球边缘AI市场规模将突破600亿美元,其中亚太地区因制造业智能化升级需求占据主导地位。在此背景下,大联大世平推出的基于NXP i.MX 95系列处理器的边缘AI加速方案,通过整合NPU、GPU与ISP多核架构,以2 TOPS算力、4K实时处理及安全分区设计,重新定义了工业与消费场景的智能化边界。本文将从技术优势、行业痛点解决、国际竞品对比及典型应用场景展开深度解析。

低功耗运放+高精度ADC,实现大幅降本的血糖仪解决方案!

血糖监测仪用于确定血液中大致的血糖浓度,是面向1型和2型糖尿病患者的重要家用血糖监测设备。只需一次性试纸上的一小滴血液,该仪器即可读取血液信息并利用这些信息来计算血糖水平。

减少30%硬件成本!龙芯高性能MCU开发的低成本超声波流量计方案

快包分析师推荐基于龙芯中科超声波流量测计量芯片LS1D100研发的超声波流量计方案,方案基于自主LoongArch架构设计的专用SOC芯片,集成了MCU、时差测量单元(TDC)、超声波脉冲发生器、温度检测等核心模块

59.9元!瑞芯微超高性价比核心板上市,搭载星闪三模技术及丰富工业接口!

在工业级应用中,SoC需要具备高性能计算能力,以支持复杂的算法和处理高速的数据流

即插即用摄像头方案:破解AI摄像机兼容性、功耗与存储难题

我爱方案网配合瑞芯微高性能视觉SoC,为设备终端制造商推出即插即用的安防监控方案PCBA,并可稳定供应瑞芯微RV1126与RV1109主控芯片。