中科本原高性能DSP芯片FDM-RV0025介绍

中科本原近期将推出基于新一代RISC-V架构内核SummerCoreTM的FDM-RV0025型DSP，该芯片面向工业控制、伺服电机、逆变器和变流器等应用领域进行优化设计，相比国外对标产品，其在主频、存储容量、算法性能、信号链处理速度和接口传输速率等方面均显著提升。

RISC-V架构的SummerCoreTM介绍

图1 RISC-V架构的SummerCore结构框图

SummerCoreTM为本原完全自主研发的第二代RISC-V架构DSP内核，其在150条RISC-V标准指令基础上，面向工控、新能源和人形机器人等领域算法，扩展242条定制指令，增加三角函数计算部件、快速整数除法部件等硬件模块对上述指令进行高效支持，大幅度提高SummerCoreTM在数字信号处理领域的计算性能。

FDM-RV0025典型指标

产品	FDM-RV0025	国外对标产品
主频	150MHz	100MHz
峰值算力	600MIPS	100MIPS
峰值浮点算力	150MIPS	100MIPS
片上存储器	256KB(64KW)闪存 48KB(12KW)RAM	128KB(64KW)闪存 24KB(12KW)RAM
CAN	1个	1个
CAN-FD	1个	不支持
ADC	2个3.45MSPS、12位	2个3.45MSPS、12位
PWM	14个ePWM （8个HRPWM）	14个ePWM （8个HRPWM）
eCAP	3个eCAP（1个HRCAP）	3个eCAP（1个HRCAP）
eQEP	2个支持CW/CCW运行模式	2个支持CW/CCW运行模式
CMPSS	4个带12位DAC	4个带12位DAC
CLB	1个	1个
LIN	2个	2个
DMA	6通道	6通道

表1：典型指标参数对比

FDM-RV0025典型算法性能

FOC（Field-Oriented Control，磁场定向控制）是一种高性能的电机控制技术，通过将三相电机的定子电流分解为励磁分量和转矩分量，实现对电机磁通和转矩的独立、精确控制。其应用场景广泛，涵盖工业、交通等多个领域，尤其适用于对电机动态响应、调速范围和控制精度等有高要求的场景。

图2：FOC电流环实现框图

FOC算法的电流环计算（如上图）对计算性能要求很高，其计算性能直接决定了系统的实时处理能力。RV0025 DSP芯片主频150MHz，执行电流环计算需要179个周期，执行时间约为1.2us，执行时间相比国际对标产品缩短约一倍（国外对标产品工作频率100MHz，电流环执行时间约为2.39us）。

函数	RV周期数
CLARKE	13
PARK	20
PI_Q	30
PI_D	30
IPARK	24
SVGENDQ	35
PWM	27
总和	179

表2:  FOC电流环性能数据  

FDM-RV0025信号链性能

信号链（Signal Chain）是指电子系统中用于感知、转换、处理、传输和输出信号的一系列组件或模块的组合，包括中断处理、ADC采样转换、DSP内核计算和PWM控制等过程，广泛应用于有信号采集、处理与传输等需求的各类电子系统中，涵盖工业、电子、通信等领域，是反应DSP实时处理能力的重要指标。

图3：信号链数据流框图

RV0025 DSP芯片集成高性能模拟模块，并与DSP内核和 PWM 单元紧密耦合，具有信号处理、传输和响应的低延迟性，以此提供了更好的信号链性能。RV0025 DSP芯片执行信号链处理需要523个周期，150MHz主频下所需时间约为3.5us，相比国际对标产品执行时间缩短1倍以上（工作频率100MHz，执行时间为7.8us）。

测试项	RV周期数
中断延迟	8
ADC sample	4
Clarke 变换	13
Clarke 逆变换	14
PID 控制器变换	99
Park 变换	20
Park 逆变换	24
SVGen Transfor	54
Speed Estimation	51
Flux Estimation	105
ACI	121
PWM	10
总计	523

表3: 信号链性能数据

从上述数据比较可见，FDM-RV0025是基于RISC-V架构完全自主创新的高性能DSP芯片，相比国外对标产品，其在工作频率、算法性能等方面均显著提升，可以更好满足工业控制、新能源和人形机器人等领域对高性能实时处理类型处理器的需求。