480MHz主频！适用于高精度伺服电机的编码器方案

编码器是一种将角位移或直线位移转换为电信号的装置，分别通过码盘和码尺进行检测。根据工作原理，可分为增量式与绝对式两类：增量式依赖从零位开始的脉冲数累计确定位置，断电后需重新寻零；而绝对式则直接读取唯一的绝对位置编码，无需参考点或持续计数，断电后位置信息不丢失，重新上电即可获取准确当前位置，因而具有更高的抗干扰能力和数据可靠性。编码器整体具有精度高、响应快、可靠性强和寿命长等优点，广泛应用于工业自动化、机器人、医疗设备等领域。

快包分析师推荐先楫半导体HPM5300系列编码器方案具备高精度与强抗干扰性，采用三相磁场设计，实现稳定且精确的磁场分布，分辨率可达20位以上；电磁仿真与PCB线圈走线设计显著抑制外部干扰。方案基于RDC（旋转变压器数字转换器）环路响应模型，在4.4MHz高频激励下实现微秒级响应，同时维持20bit高分辨率，确保系统在高速运动或快速控制场景中的实时性与精度，为工业自动化应用提供了丰富的算力和高效的控制能力。

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先楫半导体HPM5300系列电感编码器方案

方案介绍：

先楫半导体HPM5300系列采用RISC-V内核，主频达480MHz，内置288KB SRAM和1MB Flash，提供48∼100脚多种封装。该系列编码器方案具备高精度与强抗干扰特性，通过三相磁场设计及优化的线圈布局、走线、材质与间距，实现稳定磁场和20位以上分辨率；结合电磁仿真与PCB走线优化，有效抑制温漂和噪声干扰。软解码算法兼容多系统与架构，可快速集成标准化解码库，配合游标算法提升信号解析与位置辨识的可靠性和分辨率，显著降低开发难度与成本。

方案特点：

· 精确的电磁分布

影响磁场的因素众多，如线圈布局、走线形状、材质、线径、线宽、空间距离等等。高精度电感编要求20位以上的分辨率，故需要稳定且精确的磁场分布。英太凌电感编码器方案采用三相磁场方式，相对于普通磁场，具备更强的抗干扰性，并且在PCB线圈走线和电磁仿真结果显示各项性能指标优。

· 具备灵活性及开发便利的软解码

软解码能够适配各种不同的操作系统和处理器架构，只需使用相应的解码库，就可以完成解码过程的开发。这降低了开发的难度和成本。本方案提供的软解码从动态的包络的信号中，通过游标算法解析包络，提高位置辨识分辨率。

· 高速的响应控制

为保证在解析和滤波时的响应速度与精度，需要合适的环路响应模型。本方案当前采用的是RDC环路模型，在4.4MHz激励下，分辨率可高达20bit。

方案参数：

应用场景：

• 工业自动化：高精度伺服电机、机器人关节控制、数控机床。

• 汽车电子：线控转向系统、电机位置传感、新能源车电控单元。

• 医疗设备：精密仪器定位（如手术机器人、影像设备）。

HPM5300系列芯片特点：

1、性能：

• RISC-V 内核支持双精度浮点运算及强大的 DSP 扩展，主频高达 480 MHz。

• 16KB 高速缓存 (I/D Cache) 和高达 256KB 的零等待 指令和数据本地存储器 (ILM / DLM)，极大避免了低速外部存储器引发的性能损失。

2、运动控制系统：

• 2 个 8 通道 PWM 控制器。

• 多种运动传感器接口，包括增量式和绝对值位置传感器接口，旋转编码器接口和磁编码器接口。

• 脉冲式位置输出接口和绝对值位置输出接口。

• 运动和位置控制单元。

• 可编程逻辑单元 PLB。

3、丰富外设：

• 多种通讯接口：1 个内置 PHY 的高速 USB，多达 4 路 CAN/CAN-FD 及丰富的 UART、SPI、I2C 等外设。

• 2 个 2MSPS 16 位高精度 ADC，配置为 12 位精度 时转换率可达 4MSPS，多达 16 个模拟输入引脚；2 个 增益可编程的运算放大器，2 个模拟比较器和 2 个 1MSPS 12 位 DAC。

• 多达 20 路 32 位定时器，3 个看门狗和 RTC。

先楫半导体HPM5300系列绝对值编码器方案

方案介绍：

绝对值编码器用于自动化生产线，通过RS422接口，支持BISS-C, SSI等协议。

方案参数：

方案特点：

1.高性能处理核心

采用480 MHz RISC-V内核，支持双精度浮点与DSP扩展，配备16KB高速缓存和256KB零等待存储器（ILM/DLM），保障高实时性数据处理，满足编码器高速信号处理需求。

2.运动控制专用外设集成

内置绝对值编码器接口、脉冲及绝对值位置输出接口，并集成可编程逻辑单元（PLB）和2个8通道PWM控制器，支持多轴高精度电机与复杂运动任务。

3.高精度信号采集系统

集成2个16位2MSPS ADC（12位模式下4MSPS）、最多16路模拟输入、2个可编程运放和2个比较器，配合QEI、QEO等编码器专用外设，全面提升信号采集精度与响应速度。

4.多协议通信与扩展能力

通过独特SEI模块支持Tamagawa、SSI、BISS-C、Endat等主流编码器协议，兼容RS422接口，并集成高速USB（带PHY）、多路CAN/CAN-FD、UART等通讯外设，便于多设备联网和系统扩展。

方案优势：

· 16b ADC, 2MSPS，用于采集位置传感器信号

· 适合编码器的外设：片上运放、QEI、QEO

· 独特的SEI模块，支持Tamagawa、SSI、Endat等多种协议

应用场景：

• 工业自动化控制系统： 用于多轴伺服驱动器、机器人关节控制、高精度数控机床及自动化生产线中的绝对位置检测。

• 高端电机控制： 实时反馈和控制永磁同步电机（PMSM）、无刷直流电机（BLDC），适用于精密仪器、电动工具及自动化搬运设备。

• 协议转换与复杂互联场景： 支持多种编码器协议，可充当不同标准设备之间的通信桥梁，适用于需兼容多种传感器的智能工厂及运动控制平台。

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