航顺新推算法硬件化BLDC电机专用MCU

    电机控制算法FOC硬件化目的是加速算法执行效率，减少CPU算力耗时，有利于缩短客户开发周期和降低客户使用上的难度，进而提高产品易用性和竞争力，国内芯片原厂已经有不少厂商走上了软件算法硬件化之路，但是硬件化势必给客户带来灵活度不足等缺点。

    近日，航顺芯片新推出了一款针对BLDC电机的经济型电机驱动专用MCU芯片HK32ASPIN020，电机软件算法模块化和硬件化，将兼顾硬件化加速算法执行效率和灵活性、给客户带来灵活算法配置和高效使用CPU耗时等特点。

    该芯片采用了最新一代的嵌入式32位RISC处理器，是一个低成本、超低功耗的MCU 平台，内置的Cortex®-M0 核心可与所有的ARM工具和软件兼容。

    不过，同样一个算法，用全硬件实现和全软件实现的区别很大，在实现难度和效率上都天差地别，航顺这款经济型电机驱动专用MCU芯片，又会有怎样的表现呢?

    一、更快的运算速度

    算法硬件化的一大优势就是运算速度快，因为算法硬件化后参数的敏感性会更高，可有效提高MCU芯片运算速度。此前就有案例显示，8位MCU算法硬件化后跑出了比32位通用MCU更快的运算速度，其魅力可见一斑。HK32ASPIN020系列MCU集成航顺自研专利电机加速单元（EMACC），可用于通过磁场定向控制FOC算法控制的直流无刷电机，加速电机驱动的数学运算，运算速度较纯软件计算更快，并且减少CPU占用，对于相同的CPU工作频率，可以支持更高的电机转速和驱动更高PWM频率。

    在FOC算法模块化中，Cordic运算、Clarke变换、Park变换、反Park变换、PID算法单元、SVPWM模块耗费了CPU大量的运算时间，针对这一问题，HK32ASPIN020系列 MCU对其进行了系统的硬件化，输入Ia、Ib和Ic三相电流，通过EMACC电机加速单元运算之后，得到空间矢量脉宽调制（SVPWM）的输出：A\B\C相的PWM占空比等，从而节约FOC算法时间。

    HK32ASPIN020系列MCU包含一个数据追踪器（EMACC_TRACE），本质为一个硬件化的高速串口模块。用于在电机调试过程中或者高速运行时，实时输出EMACC模块的参数，用户有4个字节用于自定义数据输出，方便用户对电机调试，经过EMACC单元处理的算法，效率提升55%。

    HK32SPIN020系列MCU芯片特性

    二、更可靠性保障

    算法硬件化的另一大优势则是可靠性高，算法硬件化的MCU能够提供更高的产品可靠性。

    同时，用户可以根据自身条件，选择全软件算法、部分硬件化模块+软件算法，或者全硬件化，极大提高客户使用的方便性和灵活性选择，同时我们提供具有优势的软件算法，如下中电机算法原理：算法在ASPIN系列芯片有什么优势：

• 可以直接闭环启动

• 可灵活配置加速速率

• 可以堵转重启，不失速

• 可支持顺逆风启动

• 长时间堵转不丢失转子位置信息

• 支持转矩模型下限功率和转速

• 支持转速模式下限功率

• 支持功率模式下限转速

  
  

    HK32SPIN020系列MCU芯片优势

    此外，HK32ASPIN020系列MCU芯片集成化路线，三路（3N+3P）预驱、三路6N预驱和高压预驱等，电压范围从40V,75V,250V，650V，从低到高的不同电压等级的电机产品应用，可满足市场BLDC/PMSM电机的方波，FOC应用的需求，如电动工具、工业风机、压缩机、手持吸尘器、电动自行车（助行车）、机器人舵机、油烟机、风扇等应用领域。

    电机专用MCU路线

    未来可期 整机厂商更倾向于算法硬件化集成化的专用MCU

    从应用角度而言，算法硬件化和集成化是受到整机厂商青睐的。相对于通用MCU而言，特定场景的专用MCU算法固化后成本更低，运算速度更快，产品可靠性也更高，优势明显。

    未来，随着应用逐步推广，MCU算法硬件化集成化、产品进一步更新迭代完善，相信多模式方案提供会获得市场广泛应用，成为专用MCU的主流方案之一。