机器人国产芯片（三）：更多的优质厂商，更汹涌的机器人换芯潮

从上两期的国产主控驱动芯片盘点中已经可以看出，不管是以M0内核为代表的小型工业机器人还是以M4、M7内核为代表的高性能工业机器人，国产芯片的硬实力已经丝毫不逊色于国际大厂。国外大厂的机器人芯片做了三期，国产如果只做两期想来也是说不过去的，所以本期我们依然盯紧国内厂商，再找一些值得玩味的优秀芯片。
 
峰岹科技FU68XX系列
 
作为国内专精于电机控制的半导体厂商，峰岹科技在驱动控制上无疑是有独到之处的。在工业设备、运动控制、电动工具、消费电子、智能机器人、IT及通信等任何有驱动控制的领域，FU68xx系列的表现都无可指摘。
 

（图源：峰岹科技）

 
峰岹科技的芯片系列很多，应用在机器人应用的是FU6832系列。因为峰岹科技走的是芯片设计加电机驱动架构加电机设计三合一的体系，所以在整体性能的把控上优势很大。在驱动控制上，FU6832系列采用了双核芯片架构，使用了8051内核加ME（电机控制引擎）。完全自主知识产权的电机驱动专用IP内核摆脱了“卡脖子”限制，同时双核架构可以独立运行控制算法，算力能力也大大提高。ME集成诸多硬件模块，可通过硬件自动完成电机FOC/BLDC运算控制； 8051内核则用于参数配置和日常事务处理，双核并行工作实现各种高性能控制。
 
FU6832系列自带支持CRC校验的16kB Flash ROM、256 bytes IRAM和768 bytes XRAM。模拟外设这些也一个不少，在8051内核内部集成有高速运算放大器、比较器、Pre-driver、高速ADC、高速乘/除法器、CRC、SPI、I2C、UART、LIN、多种TIMER、PWM等功能，还内置高压LDO，适用于BLDC/PMSM电机的方波、SVPWM/SPWM、FOC驱动控制。
 
值得一提的是峰岹科技提出的高鲁棒性控制算法，较传统FOC算法调试简单，鲁棒性好，观测器精度高，位置估算精度可以到±2°。优秀的控制加持，FU6832系列在机器人应用领域已经有很多案例。
 
中颖电子SH32F系列
 
SH32F系列中的SH32F205是基于ARM Cortex-M3内核的32位MCU，最高支持120MHz主频。作为中颖电子旗下的一款高性能主控芯片，如果仅仅是M3的内核性能，还不值得单独在机器人应用上拿出来说道。在内核性能之外，SH32F205采用存储器指令加速结构，能够让系统获得近乎零等待的运行效率。对于响应时间极为严苛的工业机器人应用，运行效率的提升才是重点。
 

（图源：中颖电子）

 
SH32F205集成了数学运算协处理器，集成了电机控制外围模拟器件，依靠高运算能力和集成度能实现2台电机的FOC矢量控制和软件PFC控制。在集成的数学运算协处理器（MACP）中，内置了硬件CORDIC运算器、硬件IQ除法器和FOC专用硬件SVPWM引擎。指令效率上的优势将运算层面的能力发挥得淋漓尽致。
 
从控制角度看，SH32F205搭配了两个独立的电机控制PWM模块（16 bit），四个通用PWM定时器模块（GPT），三个高速运算放大器，三个模拟比较器以及三个独立的12位2M SPS多通道高速ADC。这种配置完成工业机器人控制是绰绰有余的。如果要说不足的点在哪，那就是该系列对工业通信协议并没有做全面的覆盖，这可能会增加设计难度。
 
万高V84xx系列
 
万高更为出名的是他们在电力通信方面的应用，海燕、飞鸽加上蜂鸟三个系列在主控、通信以及计量上各有所长。继万高2021年进军通用MCU市场之后，2022年万高已经表明要进军电机控制市场。我们不妨先看看在机器人应用上万高有没有拿得出手的东西。
 

（图源：万高）

 
不看他们的MPU，单看MCU的话V84xx系列已经具备完成机器人主控的能力。V84XXX 系列使用高性能的 ARM Cortex-M4F 32位的RISC内核，工作频率为180 MHz，并配置了FPU处理ARM单精度数据处理指令和数据类型，同时还配有DSP和MPU。单从内核性能来看，应付机器人应用只能说完全没有问题。
 
最大5MB的FLASH和1MB的RAM比之前很多家国内厂商都“富裕”。而这个系列最“富裕”的应该是定时器模块，8个16 bit定时器，2个32 bit定时器，其中两个PWM定时器带死区控制和紧急刹车，用于控制类场景效果不俗。ADC模块则较少，最多配置1个12 bit的ADC，但好在通道多，有16个，而且转换时间很快在0.5us左右。另外这个系列安全性很高，做了Flash存储加密，96-bit芯片唯一代码。
 
小结
 
在机器人上游核心器件的国产替代大潮中，优秀的国产芯片如雨后春笋一般纷纷冒头。在性能不输的前提下，国产芯片利用成本和周期等多方面固有优势为工业机器人国产化增添了不少助力。