伺服控制器是現(xiàn)代運動控制需求的重要組成部分,其位置、速度和力矩的高精度控制性能,應用于印刷設備、激光加工設備、紡織設備、機械臂等產(chǎn)品,也為未來自適應控制、人工智能、模糊控制、變構控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡等新一代成果創(chuàng)造了可能。
隨著現(xiàn)代工業(yè)數(shù)字化和智能化的發(fā)展,在實際應用領域,我們提出了運動控制更高效、節(jié)能、生命周期更長、精度更高、互聯(lián)特性更高、安全可靠的條件。因此,傳統(tǒng)的單芯片方案已不能滿足伺服控制器的性能需求。
在極海半導體的伺服控制器應用方案中,采用了Arm®Cortex®-M4內(nèi)核的APM32F407系列MCU,該系列芯片擁有高主頻、多外設等特性,滿足了伺服控制器對主控芯片的性能與靈活性需求,與FPGA協(xié)同配合實現(xiàn)伺服系統(tǒng)中信息采集、通信與控制的功能應用。
高性能芯片,系統(tǒng)核心保障
APM32F407系列MCU,主頻高達168MHz,在常溫下可以進行適當超頻以滿足伺服控制系統(tǒng)US級別電流環(huán)控制等高實時性應用;支持單精度FPU和增強型DSP處理指令,擁有1MB FLASH及192KB SDRAM,并支持外部存儲器拓展,滿足系統(tǒng)設計需求并保障其實時響應性;工作溫度覆蓋-40℃~+105℃,抗干擾能力強,對電磁環(huán)境有更高容忍度,適應復雜的工業(yè)工作環(huán)境。
豐富外設,實現(xiàn)精準控制
豐富的應用外設,令芯片可滿足伺服控制系統(tǒng)豐富外圍器件的連接與應用場景,可對電機、驅(qū)動器和減速機進行一體化設計,實現(xiàn)更優(yōu)于分立式的功率密度,充分優(yōu)化系統(tǒng);內(nèi)置EMMC接口,Wait時序在100ns以內(nèi),滿足與外圍FPGA高效通信應用;ADC采樣精度高,可對母線電流進行精確監(jiān)測,從而實現(xiàn)有效的閉環(huán)控制;采用CAN總線實現(xiàn)電機控制指令傳輸,兼顧穩(wěn)定和高效率。
適應性與安全性兼顧
APM32F407系列微控制器可以通過配置BOOT[1:0]引腳實現(xiàn)三種不同的啟動模式,可從系統(tǒng)存儲器、Flash及SRAM啟動,被選作啟動區(qū)域的存儲器是由選擇的啟動模式?jīng)Q定,便于用戶開發(fā)測試;內(nèi)置真隨機數(shù)發(fā)生器,支持AES、DES、TDES加密標準,增加支持SM3、SM4國密算法,適應國內(nèi)開發(fā)環(huán)境,并有效保證用戶產(chǎn)品信息的安全性。