航順力推算法硬件化BLDC電機專用MCU

電機控制算法FOC硬件化目的是加速算法執(zhí)行效率，減少CPU算力耗時，有利于縮短客戶開發(fā)周期和降低客戶使用上的難度，進而提高產(chǎn)品易用性和競爭力，國內(nèi)芯片原廠已經(jīng)有不少廠商走上了軟件算法硬件化之路，但是硬件化勢必給客戶帶來靈活度不足等缺點。

近日，航順芯片新推出了一款針對BLDC電機的經(jīng)濟型電機驅(qū)動專用MCU芯片HK32ASPIN020，電機軟件算法模塊化和硬件化，將兼顧硬件化加速算法執(zhí)行效率和靈活性、給客戶帶來靈活算法配置和高效使用CPU耗時等特點。

該芯片采用了最新一代的嵌入式32位RISC處理器，是一個低成本、超低功耗的MCU 平臺，內(nèi)置的Cortex?-M0 核心可與所有的ARM工具和軟件兼容。

不過，同樣一個算法，用全硬件實現(xiàn)和全軟件實現(xiàn)的區(qū)別很大，在實現(xiàn)難度和效率上都天差地別，航順這款經(jīng)濟型電機驅(qū)動專用MCU芯片，又會有怎樣的表現(xiàn)呢？

01 更快的運算速度

算法硬件化的一大優(yōu)勢就是運算速度快，因為算法硬件化后參數(shù)的敏感性會更高，可有效提高MCU芯片運算速度。此前就有案例顯示，8位MCU算法硬件化后跑出了比32位通用MCU更快的運算速度，其魅力可見一斑。HK32ASPIN020系列MCU集成航順自研專利電機加速單元（EMACC），可用于通過磁場定向控制FOC算法控制的直流無刷電機，加速電機驅(qū)動的數(shù)學(xué)運算，運算速度較純軟件計算更快，并且減少CPU占用，對于相同的CPU工作頻率，可以支持更高的電機轉(zhuǎn)速和驅(qū)動更高PWM頻率。

在FOC算法模塊化中，Cordic運算、Clarke變換、Park變換、反Park變換、PID算法單元、SVPWM模塊耗費了CPU大量的運算時間，針對這一問題，HK32ASPIN020系列 MCU對其進行了系統(tǒng)的硬件化，輸入Ia、Ib和Ic三相電流，通過EMACC電機加速單元運算之后，得到空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的輸出：ABC相的PWM占空比等，從而節(jié)約FOC算法時間。

HK32ASPIN020系列MCU包含一個數(shù)據(jù)追蹤器（EMACC_TRACE），本質(zhì)為一個硬件化的高速串口模塊。用于在電機調(diào)試過程中或者高速運行時，實時輸出EMACC模塊的參數(shù)，用戶有4個字節(jié)用于自定義數(shù)據(jù)輸出，方便用戶對電機調(diào)試，經(jīng)過EMACC單元處理的算法，效率提升55%。

02 更可靠性保障

算法硬件化的另一大優(yōu)勢則是可靠性高，算法硬件化的MCU能夠提供更高的產(chǎn)品可靠性。

同時，用戶可以根據(jù)自身條件，選擇全軟件算法、部分硬件化模塊+軟件算法，或者全硬件化，極大提高客戶使用的方便性和靈活性選擇，同時我們提供具有優(yōu)勢的軟件算法，如下中電機算法原理：算法在ASPIN系列芯片有什么優(yōu)勢：

可以直接閉環(huán)啟動

可靈活配置加速速率

可以堵轉(zhuǎn)重啟，不失速

可支持順逆風(fēng)啟動

長時間堵轉(zhuǎn)不丟失轉(zhuǎn)子位置信息

支持轉(zhuǎn)矩模型下限功率和轉(zhuǎn)速

支持轉(zhuǎn)速模式下限功率

支持功率模式下限轉(zhuǎn)速

03 更集成化的電機專用芯片

此外，HK32ASPIN020系列MCU芯片集成化路線，三路（3N+3P）預(yù)驅(qū)、三路6N預(yù)驅(qū)和高壓預(yù)驅(qū)等，電壓范圍從40V，75V，250V，650V，從低到高的不同電壓等級的電機產(chǎn)品應(yīng)用，可滿足市場BLDC/PMSM電機的方波，F(xiàn)OC應(yīng)用的需求，如電動工具、工業(yè)風(fēng)機、壓縮機、手持吸塵器、電動自行車（助行車）、機器人舵機、油煙機、風(fēng)扇等應(yīng)用領(lǐng)域。

未來可期 整機廠商更傾向于算法硬件化集成化的專用MCU

從應(yīng)用角度而言，算法硬件化和集成化是受到整機廠商青睞的。相對于通用MCU而言，特定場景的專用MCU算法固化后成本更低，運算速度更快，產(chǎn)品可靠性也更高，優(yōu)勢明顯。

未來，隨著應(yīng)用逐步推廣，MCU算法硬件化集成化、產(chǎn)品進一步更新迭代完善，相信多模式方案提供會獲得市場廣泛應(yīng)用，成為專用MCU的主流方案之一。

關(guān)于航順芯片

航順芯片2013年成立于深圳，在成都和上海設(shè)立分公司和辦事處，我們致力以“車規(guī)SoC+高端MCU超市雙戰(zhàn)略、讓萬物互聯(lián)更智慧讓智慧生活更美好”為使命，實現(xiàn)“HK32MCU為核心、打造航順無邊界生態(tài)平臺級企業(yè)”的偉大愿景。

已量產(chǎn)數(shù)/?；旌?寸130nm至12寸40nm七種工藝平臺，ARM及RISC-V等十二大家族百余款工業(yè)/商業(yè)/車規(guī)級、通用/專用/定制化32位MCU。航順HK32MCU分為經(jīng)濟型、主流型、低能耗型、高性能型、專用型和創(chuàng)新型，大批量應(yīng)用于汽車、工業(yè)、家電、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)千家客戶。 航順芯片共計完成八輪戰(zhàn)略融資合計數(shù)億元，連續(xù)獲得深圳市科學(xué)技術(shù)二等獎、胡潤全球獨角獸、中國IC獨角獸、國家級專精特新小巨人、國家級高新技術(shù)企業(yè)、深圳領(lǐng)袖企業(yè)100強、深創(chuàng)賽總決賽亞軍等。與國內(nèi)眾多高校及ARM-KEIL/IAR/AEC/ISO26262等達成長期生態(tài)計劃和戰(zhàn)略合作，用工匠精神建立完善的航順HK32MCU產(chǎn)品陣列和生態(tài)體系，已申請自主知識產(chǎn)權(quán)發(fā)明專利100件+并正在持續(xù)增長中。