旋智多核心处理器助力电机控制应用

旋智——多核心处理器，助力实现高性能电机控制产品

电机控制应用软件通常需要实时处理，以确保精确控制和快速响应。高性能、多核嵌入式处理器能够实时处理多项复杂计算，是保持电机控制系统稳定性和准确性的关键。

旋智即将推出用于变频器、伺服设计的多核心处理器、电机控制计算单元。

新一代电机控制：算法复杂、高精度、多任务处理

先进的电机控制技术，如磁场定向控制（FOC）和无传感器控制，涉及复杂的数学计算。高性能嵌入式处理器具有执行这些算法的计算能力，确保电机运行平稳、精确、高效。同时，新一代电机控制系统通常还需要同时管理多个任务，如监控传感器输入、执行系统控制策略（例如运动控制、HVAC温度、压力控制等）或与其他设备实时通信（如EtherNET/IP， ProfiNET，EtherCAT，TSN等）。具有多核架构的高性能嵌入式处理器，可以同时处理这些任务，提高整体系统性能和响应速度。

电机与高级功能的集成

新一代电机控制还将集成更多高级功能，如机器学习、预测性维护（Predictive Maintenance）和条件监控（Condition based Monitoring）。这些功能可以增强电机控制系统的功能和可靠性，为最终用户提供额外的价值。多核架构处理器可以提供灵活独立的算力给这些附加服务。

多核心嵌入式处理器的性能

多核处理器允许并行处理，可显著提高性能，而不会成比例地增加功耗。近年来，开源架构如RISC-V的出现，也进一步加速了多核处理器的发展，使其在各种应用中更易于获取和定制，更好地适应高级电机控制方案的设计和定制需求。

Q为什么提高核心频率比增加更多核心困难？

嵌入式设计要实现更高处理能力，之所以考虑采用多核心处理器，是因为提高单核处理器的核心频率面临较高的技术挑战。更高的频率会导致功耗和热量增加，从而引发热管理问题，频率扩展的收益递减（称为Power Wall问题）。使得继续提高频率的效率降低。相比之下，增加更多核心、允许并行处理，将软件负荷分配到多个核心上，从而在不增加热量和功耗的情况下提高整体性能的办法更为有效。

◢同构和异构多核处理器在电机控制应用中的应用

多核心MCU可分为同构多核处理器和异构多核处理器，前者由具有相同架构和能力的核心组成（例如多个一样规格的ARM内核或RISC-V内核），后者则由具有不同架构和能力的核心组成（例如ARM+DSP，或者ARM+FPGA组合）。

同构多核处理器由具有相同架构和能力的核心组成。这种一致性简化了软件开发和负荷平衡，使任务更容易均匀分配到所有核心上。同构多核系统特别适用于需要一致性能和实时处理的应用，如多旋翼无人机，机器人等，在同一片MCU上，实现多个电机控制。

异构多核处理器则由具有不同架构和能力的核心组成。这些系统可以通过将特定任务分配给最合适的核心来优化性能。例如，异构系统可能使用高性能核心进行复杂计算，而使用节能核心处理简单任务。这种方法可以提高整体系统效率和灵活性，适用于具有多样化处理需求的应用，例如：用户界面LCD+电机控制。

同构多核架构在工业嵌入式电机控制MCU设计中具有的一些优势：

●简化软件开发：由于同构核心，任何核心都可以运行相同的软件，简化了开发和调试过程。这种一致性降低了软件设计和维护的复杂性。例如，全部使用ARM或RISC-V内核，所有开发都可以基于C语言；而异构的处理器例如ARM+FPGA，则需要同时使用C语言及HDL设计工具，开发成本较高，并对工程师能力有更多要求。

●负载平衡：同构多核系统可以高效地将任务分配到所有核心上，确保工作负载均衡和处理能力的最佳利用。这对于需要一致性能的多个实时电机控制应用特别有利，例如双轴、三轴伺服、多轮AGV小车、3D打印机应用等。

●成本效益：使用相同的核心设计可以降低芯片制造成本，因为可以多次复制相同的核心设计。这种一致性也简化了芯片测试和验证过程。

旋智的多核心处理器、电机控制计算单元

旋智即将推出具备4～8核的高性能SPC系列MCU，以及配套的SPCore系列电机控制SoM（System-on-Module）设计，配备512k～32M byte的RAM，多路高速ADC接口，多路Sigma-Delta接口，EtherCAT连接能力，以及高速以太网接口，主要用于工业变频器、伺服控制、高性能三相AC/DC，DC/AC储能、光伏变换器等应用。

旋智的多核心处理器软件主持

基于公司国内领先的MBD成熟设计技术方案及服务支持能力，旋智也将推出用于多核心处理器的MBD仿真模型、自动代码生成模型、多核心多任务通讯控制技术、SoM设计板级驱动软件支持包BSP（Board Support Package），方便用户上手大规模、多核心嵌入式软件的设计开发及调试。

关于旋智

旋智科技前身为美国仙童半导体公司的电机产品线事业部，于2014年底通过管理层收购方式剥离并独立运营，公司专注于高集成度电机控制芯片及先进核心算法的研发。创始核心团队成员来自美国硅谷，在世界顶级半导体企业有着多年的研发、市场和管理经验。独立以来，旋智已经成功量产3代电机控制芯片，并大批量应用于消费类、白色家电和工业控制等领域。