重磅更新 | 先楫半导体HPM_APPS v1.10.1发布

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代码仓库
hpm_apps:

github: https://github.com/hpmicro/hpm_apps

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hpm_sdk

github: https://github.com/hpmicro/hpm_sdk

gitee: https://gitee.com/hpmicro/hpm_sdk

 

重要提示：每个 HPM_APPS 应用示例均需特定版本的 HPM_SDK 支持，请务必查阅对应示例目录中的 README 文件确认所需 SDK 版本。

 

1. 离线即控：基于HPM5E00 RISC-V的嵌入式Web控制方案

概述

HPM5E00EVK Web 控制系统是一款基于HPMicro HPM5E00 RISC-V 微控制器的嵌入式Web服务器解决方案。该方案创新地利用USB RNDIS虚拟网卡技术，使得开发板仅通过一根USB线连接电脑，即可在浏览器中访问并实时控制外设，无需依赖任何外部网络或Wi‑Fi模块，极大降低了调试与交互的门槛。

 

核心特性

USB RNDIS 虚拟网卡 —— 即插即用，将USB转换为虚拟以太网接口，无需手动配置IP

内置轻量Web服务器 —— 基于Mongoose实现，支持HTTP/WebSocket，响应迅速

实时图形化控制界面 —— 采用Preact构建现代化交互UI，操作直观流畅

数字量输入监测 —— 实时展示6路按键状态，支持状态变化提示

数码管远程控制 —— 通过网页直接控制8段数码管显示内容

RESTful API接口 —— 提供标准化API，便于二次集成与自动化测试

 

技术架构

• 后端 (web_server/)

- RTOS: FreeRTOS

- 网络协议栈: LwIP (轻量级TCP/IP协议栈)

- USB协议: CherryUSB RNDIS设备类

- Web服务器: Mongoose (嵌入式HTTP服务器)

- 外设控制: EUI (扩展用户接口) 驱动驱动数码管和按键矩阵

前端 (web_app/)

- 框架: Preact (轻量级React替代方案， 资源占用极低)

- 构建工具: Vite

- 样式: Tailwind CSS， 保持界面简介美观

- 部署方式: 前端资源经编译后转为C数组，直接嵌入固件，无需额外文件系统

 

方案价值

该方案为嵌入式设备提供了低成本、高互动性、部署极简的人机交互与本地控制方案。

它摒弃了额外的网络模块与复杂配置，仅凭一根USB线连接，即可在浏览器中实现完整的图形化监控与操控，是传统串口终端向现代Web交互的平滑升级。

典型应用场景包括：

轻量级工业网关/边缘控制器：在无外部网络的工业现场，通过USB直连快速配置参数、查看设备状态与诊断数据。

智能家居网关或本地中控：作为家居设备的本地管理界面，实现离线式的设备控制与场景设置，保障隐私与响应速度。

教学实验与原型开发：为学生和开发者提供直观、即时的硬件交互体验，大幅降低学习与调试门槛。

设备现场调试与维护：工程师无需携带专用软件或串口工具，通过任意电脑浏览器即可完成维护操作。

 

该方案将复杂的技术封装为简单的用户体验，为设备赋予了“即插即用”的Web智能，是连接物理世界与数字交互的轻巧而高效的桥梁。

 

 

2. 微秒级硬转发：基于HPM6E TSN的工业级环网通信方案

概述

本方案基于HPMicro HPM6E系列芯片的时间敏感网络（TSN）功能，通过其内置的CB（Cut‑Through Bridging）协议与硬件交换（Switch）引擎，实现了高效的环网通信与微秒级硬件转发，为工业控制、车载网络等高实时性场景提供了可靠的通信基础。

 

环网组网拓扑结构:

 

方案说明

1. 网络角色与组网

系统由一个主机与多个从机组成，所有设备均采用HPM6E00EVK开发板。

通过网线将各设备的 IN 与 OUT 网口依次串联，形成物理环网。

每个设备具有唯一MAC地址与同一网段下的唯一IP地址。

2. 通信配置

主机运行 UDP Server，绑定任意地址（IP_ADDR_ANY），端口可配置。

从机运行 UDP Client，端口可固定或动态分配。

3. TSN 端口与转发策略
HPM6E芯片的TSN模块包含三个外部端口（P1、P2）与一个内部端口（CPU端口）。开发板上的 IN、OUT 网口分别对应P1与P2。

主机配置：

- 广播帧从内部端口转发

- 未知帧从P1、P2转发

- 查表匹配本机MAC的帧从内部端口进入CPU

- 内部帧禁止转发

从机配置：

- 广播帧与未知帧均从P1、P2转发

- 匹配本机MAC的帧进入内部端口

- 内部帧禁止转发

该策略实现 ARP单向传输，杜绝广播风暴，并有效降低CPU负载。

4. CB 协议与硬件去重

发送时，CB功能自动为数据帧添加 r‑tag，并同时从两个外部端口发出。

接收时，交换引擎自动识别并丢弃重复帧，确保CPU仅接收唯一有效数据，避免处理冗余。

5. 通信流程

上电后，从机主动发送一帧数据至主机。

主机记录从机IP与端口（最大支持16台从机），并通知从机停止主动发送。

主机启动定时中断（默认1ms周期），主动向所有已注册从机发送数据。

6. 状态指示与性能测量

从机每接收 1000帧数据，RGB LED状态切换一次，直观反映通信速率。

实测 主机→从机3 端到端延迟约为 21µs，包含3次转发延迟、线缆传输延迟及MCU处理时间。

 

方案优势

微秒级硬件转发：依托TSN交换引擎，实现确定性的低延迟通信

高可靠性环网：基于CB协议的冗余发送与硬件去重，提升通信鲁棒性

抑制广播风暴：通过精细的转发规则设计，杜绝环路广播泛滥

CPU负载低：硬件处理大部分转发与过滤，释放CPU资源

即插即用组网：物理接线简单，无需复杂网络配置

 

典型应用场景

工业自动化控制网络（如PLC环网）

轨道交通车载通信系统

电力保护与采集环网

机器人实时协同通信

高可靠物联网边缘网关

 

 

3. 轻量而强大：基于HPMicro MCU的EtherCAT主站解决方案

概述

本方案介绍基于 先楫半导体HPMicro MCU 与开源 CherryECAT 主站协议栈，实现的高性能、轻量化EtherCAT主站解决方案。该方案在保持极低资源占用的同时，实现了优异的实时性与丰富的协议支持，为工业运动控制、实时IO等场景提供高性价比的EtherCAT主站实现路径。

 

方案特性

1. 极致的资源优化

RAM占用：约 4 KB

Flash占用：约 40 KB（含24KB主站代码 + 16KB Shell命令及日志）

适合资源紧张的嵌入式场景，降低硬件成本。

2. 高效的传输机制

异步队列传输：单次传输可携带多个EtherCAT Datagram，提升总线利用率。

零拷贝技术：直接使用ENET收发缓冲区进行协议数据填充与解析，减少内存复制开销，提升实时性。

3. 完善的协议与功能支持

拓扑自动发现：支持热插拔，自动扫描总线并更新从站拓扑与信息。

从站状态自动监控：实时监测从站运行状态。

分布式时钟（DC）：支持时钟同步，为高精度协同控制提供基础。

多种通信服务：

- CANopen over EtherCAT (CoE)

- File over EtherCAT (FoE)

- Ethernet over EtherCAT (EoE)

配置与诊断：

- 从站SII（Slave Information Interface）读写

- 从站寄存器读写

- 支持多主站架构

4. 卓越的实时性能

最小PDO循环周期 < 40 µs（实际性能受主/从站硬件影响）

分布式时钟同步抖动 < 3 µs（实际性能受主/从站硬件影响）

 

下图为HPM6800EVK（运行于Flash XIP模式）实测的DC同步抖动表现，稳定维持在3µs以内：

 

方案核心优势

轻量高效：在极小的内存与存储空间内实现全功能EtherCAT主站。

实时性强：凭借零拷贝、队列传输等优化，实现微秒级循环周期与低抖动。

稳定可靠：支持热插拔、状态监控与丰富的诊断功能，符合工业应用需求。

易于集成：基于开源CherryECAT栈，配套命令行交互工具（参考IgH），便于开发调试与二次集成。

 

典型应用场景

工业机器人运动控制器

数控系统（CNC）

包装机械

印刷设备

其他对实时性、同步性要求高的多轴协同控制领域

 

 

4. 【重磅升级】HPMicro Monitor V2 上线：速度提升10倍，功能全面增强，嵌入式调试从此大不同

 

在电机驱动、数字电源或任何嵌入式动态系统的开发中，你是否曾为无法实时捕捉关键变量的瞬息变化而困扰？是否渴望拥有一种如同软件调试般直观、却又能深入硬件底层的观察能力？

 

今天，我们正式推出 HPMicro Monitor V2 —— 一个为高效硬件调试而生的嵌入式实时变量监控服务。它不仅是工具，更是您洞察系统运行、加速问题定位的“第三只眼”。

 

V2 重磅升级：为何说是“飞跃”？

性能飙升：得益于全新的流式（Stream）与缓冲（Buffer）采样模式，采用硬件定时器（GPTMR）与DMA协同工作，实现了采样性能的数量级提升，满足您对高频信号（如电流环、PWM）的捕捉需求。

功能全面增强：在保留轻量、易集成特性的基础上，新增用户自定义上报通道，让您能在代码任意关键位置（如中断服务例程中）手动插入采样点，确保无一关键数据遗漏。

体验优化：配合全新升级的 HPMicro Monitor Studio 上位机软件，提供更直观的波形展示、更灵活的数据分析与更流畅的交互体验。

 

它是什么？

简单来说，HPMicro Monitor 是一个运行在您设备上的轻量级服务。它通过极简的通信协议，将设备内部的全局变量实时映射到电脑屏幕上，让您像使用示波器观察电压一样，观察任何您关心的数据变化。

效果预览：

 

核心价值：为什么您需要它？

1.告别“盲调”与“打印”：无需再依赖断点（破坏时序）或串口打印（效率低下），实现真正非侵入式的实时监控。

2.极速集成，零侵入：仅需调用 monitor_init() 和 monitor_handle() 两个接口，无需改动您原有工程的任何业务逻辑。

3.资源占用低：通信采用DMA，独立内存池，对主程序运行影响微乎其微。

4.场景全覆盖：从常规变量查看，到电机控制的高频电流采样，再到电源启动的瞬态捕获，提供四种模式应对所有需求。

 

四种采样模式，解锁全场景调试

 

 

5. 实时采集、高效传输：基于HPM6300与HPM_MONITOR的高性能ADC监控方案

 

你是否曾希望像调试软件一样，实时观察硬件引脚上的模拟信号变化？是否想过不依赖昂贵仪器，仅用一块开发板就能捕捉高频波形？

 

今天，我们带来 HPM_MONITOR + ADC 高性能数据监控解决方案，让你手中的先楫MCU变身为一台高精度、可编程的“虚拟示波器”。

 

方案简介

本方案基于 HPM6300系列MCU的高性能ADC与hpm_monitor实时监控服务，实现了从信号采样、数据处理到PC端波形显示的完整链路。你无需外接复杂设备，只需一台电脑和一块开发板，即可实时观察、分析模拟信号波形，极大简化硬件调试与信号分析流程。

 

为什么选择HPM6300的ADC？

高精度：支持16位分辨率，采样率高达 2MSPS（12位模式下可达4MSPS）

多模式支持：读取转换、周期转换、序列转换及抢占转换模式

多信号源：可采集外部引脚信号及芯片内部模拟信号

触发灵活：支持PWM精准触发，采样时刻高度可控

 

方案核心特点

1. 极速采集，硬件加速

采用 PWM触发 + DMA自动搬运，实现零CPU干预的高速连续采样

采样率最高可达 2MSPS，轻松捕捉高频动态信号

时序精确，抖动极小，适合对时序敏感的应用场景

2. 实时传输，即看即得

通过 hpm_monitor 服务，将ADC数据实时发送至PC端

支持 USB/UART双通道，适应不同带宽与连接需求

低延迟、高吞吐，波形显示几乎无感知延迟

3. 灵活处理，随心所欲

支持 Notify/Stream/Buffer三种上报模式，适应不同采样需求

可自定义采样频率、数据长度与触发条件

多通道同步监控，支持对比分析

4. 直观呈现，调试无忧

PC端HPMicroMonitorStudio工具提供专业波形显示界面

支持缩放、平移、测量、光标定位等实用功能

参数实时可调，波形实时刷新，所见即所得

 

系统架构与数据流

运行效果：

 

 

6. HPM5300旋变硬解码方案：高集成度与确定性之选

 

概述

在追求高性能与高可靠性的电机控制领域，精确的位置反馈至关重要。旋转变压器（旋变）凭借其坚固耐用、适应恶劣环境等优势，成为众多高端伺服及电动汽车驱动系统的首选传感器。然而，传统的分立式解码方案往往伴随着成本高、电路复杂的设计挑战。

为应对这一挑战，我们推出基于HPM5300微控制器的旋变硬解码方案。该方案通过芯片内置的专用硬件加速模块，直接完成旋变信号的解调与角度跟踪，旨在为开发者提供一个高度集成、确定性强且能显著减轻CPU负担的解决方案。

 

硬解码核心原理

i.  积分解调： 硬件模块将旋变输出的正余弦信号，与励磁信号同步进行符号乘法（整形）和周期积分。这一过程能有效滤除高频励磁成分，直接得到仅包含转子角度信息的低频解调信号。

ii.  角度获取：

针对解调后的信号，方案支持两种主流的角度计算方式，以适应不同应用场景的需求：

- 反正切法： 对解调后的信号进行反正切计算，直接得到转子角度。

- 锁相环跟踪： 通过构建包含鉴相器、环路滤波器的数字锁相环，实现对角度信号的闭环跟踪，具备更优的动态性能与抗干扰能力。

 

方案亮点：高度集成与简化设计

本方案的一个显著特点是其高集成度。我们提供的配套解码板，集成了励磁运放、信号调理、旋变数字转换（RDC）、信号丢失检测及多种数据输出接口。这极大地简化了外围电路设计，减少了元器件数量，有助于降低整体BOM成本并节省PCB空间。

 

硬件框架

解码板以HPM5300为核心，提供了包括两路ADC、UART、SPI、QEO编码器仿真输出以及SEI（编码器接口）等丰富的外设资源，方便进行系统集成与数据交互

 

软件架构

软件层围绕硬解码模块构建，主要功能包括：

PWM模块产生旋变励磁信号。

配置ADC同步采样旋变返回的正余弦信号。

通过硬件模块实时解算角度与速度。

提供增量式编码器仿真输出（A/B/Z信号）。

支持通过UART或SPI接口输出位置数据。

灵活的SEI接口可连接外部绝对式编码器，用于方案验证与精度对比。

 

HPM5300旋变硬解码方案，将复杂的信号处理任务交由专用硬件完成，在保证高实时性与确定性的同时，释放了宝贵的CPU资源。其高度集成的设计有助于工程师简化系统架构，快速构建稳定可靠的高性能位置检测模块，适用于对动态响应和可靠性有严苛要求的工业伺服、精密运动控制等应用场景。

 

完结

在使用过程中有任何疑问或者建议，欢迎在github对应项目中提交。