【導(dǎo)讀】隨著我國(guó)制造業(yè)智能化水平的不斷升級(jí)，數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)械、鋰電設(shè)備、新能源汽車、機(jī)器人等高科技含量的新興產(chǎn)業(yè)逐漸嶄露頭角，MCU作為工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)鍵部件，必然朝向更高算力、更高智能和更低功耗的方向發(fā)展，從而推動(dòng)工控MCU的需求和性能不斷升級(jí)。

高性能MCU通過提供強(qiáng)大的運(yùn)算與存儲(chǔ)能力、?多通道、?高精度、?高速實(shí)時(shí)采樣與控制等功能，?支持復(fù)雜路徑規(guī)劃、?更快速的感知和測(cè)距，?使得工業(yè)控制系統(tǒng)面對(duì)復(fù)雜環(huán)境、?線路處理更加利落，?脫困能力更強(qiáng)。?例如，?在掃地機(jī)器人中的應(yīng)用，?高性能MCU能夠支持多個(gè)電機(jī)運(yùn)行，?提高了智能控制的靈活性，?同時(shí)節(jié)省了成本。

?此外，?高性能MCU還集成了豐富的外設(shè)資源，?如UART、?USART、?I2C、?SPI等多種拓展接口，?支持激光測(cè)距傳感器、?攝像頭、?陀螺儀、?加速度計(jì)、?WiFi、?藍(lán)牙等各種高端配置，?為工業(yè)控制提供了更多的智能化選項(xiàng)。

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在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，?高性能MCU通過與新型傳感器和執(zhí)行器接口的配合，?如IO-Link技術(shù)，?顯著降低了系統(tǒng)復(fù)雜性，?引入了有用的功能如實(shí)時(shí)診斷，?通過參數(shù)監(jiān)控進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷。?這種技術(shù)不僅延長(zhǎng)了8位和16位設(shè)備的使用壽命，?還通過提供三種類型的數(shù)據(jù)交換（?過程數(shù)據(jù)、?服務(wù)數(shù)據(jù)和事件）?，?使得傳感器和執(zhí)行器能夠向控制器提供連續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，?從而提高了工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的效率和可靠性。

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高性能MCU對(duì)工業(yè)控制的意義

高性能MCU對(duì)工業(yè)控制的意義在于提高系統(tǒng)的性能、?效率和智能化水平，?從而提升工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人控制領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

（1）高性能處理能力

?高性能MCU通?；贑ortex-M4F內(nèi)核，?具有高主頻（?如144MHz）?和高處理性能（?高達(dá)180DMIPS）?，?支持FPU浮點(diǎn)運(yùn)算，?內(nèi)置Cache和預(yù)取模塊，?指令執(zhí)行速率快，?能夠滿足各種運(yùn)動(dòng)算法和智能控制對(duì)高算力的需求。?

（2）高集成度

?高性能MCU支持多個(gè)獨(dú)立的多通道高速ADC，?可以對(duì)機(jī)器人設(shè)備的電壓/電流/霍爾等模擬信號(hào)進(jìn)行快速采樣，?實(shí)時(shí)計(jì)算和監(jiān)控伺服電機(jī)工作狀態(tài)。?此外，?多通道PWM輸出可滿足對(duì)六軸電機(jī)的精確控制，?外設(shè)資源集成度高，?有多路UART/I2C/SPI拓展接口，?系統(tǒng)可拓展性強(qiáng)。?

（3）提升系統(tǒng)效率和智能化

?高性能MCU通過采用更高性能的內(nèi)核和部分核心控制算法的硬件化加速，?內(nèi)置更高精度的ADC等，?在提升機(jī)器人控制響應(yīng)速度和精度的同時(shí)，?還可降低系統(tǒng)成本。?這有助于開發(fā)出功能更為強(qiáng)大和智能化程度更高的機(jī)器人產(chǎn)品。?

（4）促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)

?高性能MCU的采用，?使得制造商能夠輕松完成產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)，?開發(fā)出具有優(yōu)異電機(jī)控制算法技術(shù)和強(qiáng)大處理性能的產(chǎn)品，?助力客戶在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。?

綜上所述，?高性能MCU通過提供強(qiáng)大的處理能力、?高集成度和優(yōu)化算法，?不僅提高了工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人控制的性能和效率，?還促進(jìn)了技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)，?從而增強(qiáng)了企業(yè)在工業(yè)控制領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。?

方案一：基于STM32H743的工業(yè)自動(dòng)化開發(fā)板

方案主控芯片采用STM32FH743,采用6級(jí)流水線，性能高達(dá)5CoreMark/MHZ，在400MHZ工作頻率下測(cè)試數(shù)據(jù)高達(dá)2010CoreMarks，自帶2048KB FLASH和1046KB的SRAM，并外擴(kuò)512MB NAND FLASH和32MB的SPI  FLASH，滿足大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。方案國(guó)產(chǎn)化程度高，優(yōu)選國(guó)產(chǎn)好芯，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到85%（數(shù)量），適用于工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子、醫(yī)療設(shè)備、消費(fèi)電子等場(chǎng)景。

方案優(yōu)勢(shì)

  ?  主芯片頻率高達(dá)400MHz

  ?  接口豐富：引出110個(gè)IO，方便接入各種底板

  ?  內(nèi)存資源豐富：外擴(kuò)512MB NAND FLASH和32MB的SPI  FLASH

應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備、汽車電子等領(lǐng)域。

方案二：瑞芯微RK3568工控主機(jī)開發(fā)板

方案基于瑞芯微高性能四核SoC RK3568開發(fā)，主頻最高達(dá)2.0GHz，自帶1.0 T算力NPU，Android 11.0/Ubuntu 20.04/Debian 10.0系統(tǒng) (內(nèi)核為L(zhǎng)inux4.19)，性能強(qiáng)勁，22nm工藝，發(fā)熱量小，超低功耗，支持4K解碼和各種LCD顯示屏，底板添加了EMC防護(hù)設(shè)計(jì)參考，更符合工業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用，方案支持2路1Gbps以太網(wǎng)接口，雙頻Wi-Fi功能，滿足不同場(chǎng)景下的多種聯(lián)網(wǎng)方式。

應(yīng)用領(lǐng)域

普遍適用于工控主機(jī)、廣告機(jī)、機(jī)器人等設(shè)備。

方案三：先楫HPM5301工控開發(fā)板

方案采用先楫入門級(jí)高性能MCU 5301系列芯片，主頻高達(dá)360 MHz，支持硬件單精度/雙精度浮點(diǎn)數(shù)單元和DSP指令；CPU配置了16KB一級(jí)指令緩存和16KB一級(jí)數(shù)據(jù)緩存，以及128KB指令本地存儲(chǔ)器和128KB數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)器。集成一路高精度16位ADC，轉(zhuǎn)換速率達(dá)2MSPS，精度設(shè)置為12位時(shí)，轉(zhuǎn)換速率達(dá)4MSPS，兼顧高精度與高轉(zhuǎn)換率。開發(fā)板提供了一個(gè)USB Type-C 接口實(shí)現(xiàn)高速的 USB-OTG 功能，板載的按鍵和 LED 方便用戶交互，同時(shí)提供了一個(gè)適配了樹莓派的擴(kuò)展接口和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 調(diào)試接口。

方案特點(diǎn)

（1）性能強(qiáng)勁

主頻高達(dá)360MHz，支持硬件單精度/雙精度浮點(diǎn)數(shù)單元以及DSP指令；

（2）提供多種可靈活配置的接口

包含 5路UART、2 路SPI、2路12C 以及USB OTG 內(nèi)置 HS PHY；

（3）高速內(nèi)存

配置16KB一級(jí)指令緩存和16KB一級(jí)數(shù)據(jù)緩存，以及128KB指令本地存儲(chǔ)器和128KB數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)器。

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