全新机械臂关节伺服方案上市:主频480MHz 9*9mm超小封装,源代码&原理图开源可交付

发布时间:2026-01-29 阅读量:1323 来源: 我爱方案网 作者: bebop

传统工业机械臂功能单一,一些低端MCU即使主频较低也可满足需求,但人形机器人一体化智能关节臂等复杂系统对算力要求极高,一个灵巧手就需要处理多个关节、力觉和视觉SLAM等任务,瞬时算力需求巨大,加上AI处理的需求,传统MCU架构已难以应对。

另外,机器人关节驱动对于其PCBA体积敏感,所以其采用芯片多为较小封装,且电机驱动通常设计为一板拖多电机的形式,这对于MCU的处理能力会有较大的要求,一般要求其具有主频150MHz以上的算力。

针对需求日益高涨的机器人市场,我爱方案网平台推荐先楫全新机器人关节专用MCU——HPM5E3Y,芯片内置EtherCAT控制器和PHY,兼具高算力、高集成度、实时通信等优势,同时体积非常小,最小封装只有9×9毫米,非常匹配机器人关节空间有限、设计紧凑的要求,并推荐基于该芯片开发的机器人关节伺服演示系统方案,助力芯片快速验证进程。

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具体性能方面,HPM5E3Y系列MCU采用高实时性RISC-V内核,主频达480MHz,内置512KB RAM和1MB Flash闪存,片上集成2个以太网PHY收发器配置EtherCAT从站控制器 (ESC: EtherCAT Slave Controller),千兆以太网口,以及16路高分辨率PWM输出,Σ∆ 数字滤波和高精度运动控制系统, 可以在工业自动化领域实现基于高实时性、低延时的以太网总线的高压/低压伺服、步进伺服、远程 IO、传感器和通讯模块等应用。

同时,该系列提供196 BGA和121 BGA两种灵活封装形式,其中196BGA封装与HPM6E8Y的相同封装实现硬件引脚兼容,可以在2个系列间实现无缝替换,而121BGA封装则是业界同类型方案中领先的小尺寸、高集成度产品。

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图片

产品性能

  • 主频 480MHz,高性能RISC-V内核

  • 512KB RAM,1 MB FLASH

  • EtherCAT 从站控制器,支持 3个端口

  • 集成 2个百兆以太网 PHY

  • 1个千兆以太网 MAC控制器

  • 16通道 100ps 高精度 PWM

  • 支持运动传感器接口,增量式位置传感器接口和磁编码器接口

  • 支持可编程逻辑单元 PLB

  • 4个 CAN/CAN-FD接口

  • 2个 2MSPS 16位高精度 ADC

  • 1个 4通道 ΣΔ滤波器

  • 196 BGA,12x12,0.8 pitch

  • 121 BGA,9x9,0.8 pitch

  • 工作温度:-40 ~ 105˚C TA

HPM5E3Y 方案Demo

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方案为基于HPM5E3Y的关节伺服解决方案,以RISC-V架构的单芯片集成EtherCAT通信与实时控制。该方案将高性能MCU芯片与电机驱动电路、编码器、减速器高度集成,体积更小、集成度更高,可灵活适配协作机器人的紧凑关节设计,降低整机身重量。同时,提供开源的软硬件设计文档资料,支持用户基于芯片自定义控制算法,兼容多场景二次开发。

我爱方案网另外推荐升级版机器人关节电机专用控制系列芯片先楫HPM6E8Y,主频600MHz,集成2个以太网PHY收发器,内置4M  flash,支持EtherCAT从控制器,满足机器人控制实时响应通信需求及小型化应用。

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先楫HPM6E8Y内置:RISC-V双核,4M  flash。更加简洁的电路设计,可减小控制板体积,适用于机器人各类关节电机及车轮电机,利于节约空间,便于集成化系统开发;6E8Y还集成了增加内置2个PHY,不仅支持EtherCAT从控制器(ESC: EtherCAT Slave Controller),还支持多达3个外部端口的时间敏感网络(TSN: Time Sensitive Networking)千兆以太网交换机,同时拥有32通道高分辨率PWM输出及∑∆数字滤波器,为高精度运动控制系统量身打造出色的硬件平台。

快速验证方案

先楫半导体提供机器人关节伺服演示系统方案,助力芯片快速验证进程。

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该方案的特点:

  • 内置HPM6E8Y芯片

  • 支持CiA402(CSV,CSP)

  • 支持FOE(OTA)

  • S曲线

  • 保护功能:过流,过压,欠压,过温,飞车,编码器断线

  • 支持hpm_monitor_studio

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