瑞萨MCU如何为电机控制系统增加更多价值?

摘要

了解全新RA8T1 Arm Cortex-M85电机控制MCU如何通过行业领先的性能和优化的功能为电机控制系统带来附加值。

Takaaki Togo

Sr. Principal Product Marketing Specialist

如今，电机控制系统需要更高的性能、更低的功耗和更多的功能，包括智能操作。除了精确的电机控制外，系统还需要能够同时执行应用程序、与其他设备通信以及检测操作异常。此外，这些系统需要安全设计以及网络连接的安全措施。

为了帮助设计人员满足这些要求，瑞萨在32位RA微控制器家族中新开发了RA8T1电机控制MCU产品群。RA8T1器件采用最新的高端Cortex-M类内核，可实现精确的电机控制，并有助于提高整体系统能效。除了性能之外，RA8T1还提供丰富的优化特性，使设计人员能够在其系统中拓展附加功能。将优化的电机控制产品线扩展到满足低端到高端电机系统需求的产品线，并利用通用的开发工具和软件，实现设计的可扩展性。

RA8T1 MCU基于Arm Cortex-M85内核构建，工作频率高达480MHz，提供高达2MB闪存和1MB SRAM（包括TCM）的大内存选项、支持互补PWM输出的16位/32位定时器、12位ADC（包括3通道采样和保持）、以及用于电机控制的高速模拟比较器。连接功能包括以太网MAC、CAN FD、USB 2.0全速模块、SD/MMC主机接口和I3C。此外，Armv8.1-M 架构支持 Helium 技术，可显著提高AI/ML计算性能，并支持Pointer AuthentiCation和Branch Target Identification（PACBTI）和TrustZone以增强安全性。

RA8T1的一个关键优势是其高性能。使用无传感器磁场定向控制（FOC）示例代码时，RA8T1的电机控制处理时间约为现有Cortex-M33产品的三分之一。而且通过使用TCM可以在RA8T1中进一步最大化Cortex-M85的卓越性能。请参见图2。

图2 Motor Control Performance Benchmark

通过以这种方式压缩电机控制的处理时间，可以在终端系统中拓展其他功能。例如，让我们看一个预测性维护示例。该演示使用瑞萨电子e-AI软件，通过256次快速傅里叶变换（FFT）转换分析了A/D转换器捕获的电机电流，并使用TensorFlow Lite作为推理引擎检测电机行为中的异常情况。在此过程中，由于RA8T1支持Helium技术，因此实现的推理时间比现有Cortex-M7器件快5.3倍，可以更有效地执行。

图3 Motor Control Predictive Maintenance Demo

图4 Inference Time Benchmark

除了预测性维护外，RA8T1还可以为系统添加更多功能，例如网络连接、安全功能、安全性等。

利用上述特性，RA8T1适用于工业自动化、楼宇自动化、智能家居、消费类产品和医疗设备等广泛市场的电机/逆变器控制系统。

工业自动化

交流驱动器/通用逆变器

线型输送机

AGV自动导引车/AMR自主移动机器人

压缩机

楼宇自动化

HVAC

太阳能逆变器

电梯

泵

风扇

智能家居

空调

洗衣机

冰箱

洗碗机

IH电饭煲

吸尘器

消费产品

无人机

电动自行车

割草机

电动工具

医疗产品

CPAP机器

CT扫描仪

临床设备

与所有RA MCU一样，RA8T1系列支持瑞萨灵活配置软件包（FSP）以及广泛的开发环境，包括MCK-RA8T1电机控制评估套件、示例代码、QE for Motor和Renesas Motor Workbench。

瑞萨电子(TSE: 6723)

科技让生活更轻松，致力于打造更安全、更智能、可持续发展的未来。作为全球微控制器供应商，瑞萨电子融合了在嵌入式处理、模拟、电源及连接方面的专业知识，提供完整的半导体解决方案。成功产品组合加速汽车、工业、基础设施及物联网应用上市，赋能数十亿联网智能设备改善人们的工作和生活方式。