重磅更新 | 先楫半导体HPM_APPS v1.11.0 全新上线6套硬核参考设计方案

先楫半导体HPMicro 2026-06-08 476

描述

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代码仓库
hpm_apps:

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gitee: https://gitee.com/hpmicro/hpm_apps

hpm_sdk:

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

请注意：每个 HPM_APPS 应用示例均依赖特定版本的 HPM_SDK，使用前请查阅对应示例目录中的 README 文件，确认 SDK 版本要求。若需适配其它版本 SDK，可自行修改版本限制完成适配。

1. 三网合一：HPM6750 Combo 开发板多网络融合方案

概述

HPM6750 Combo 开发板是基于 HPM6754 RISC-V MCU 设计的高性能开发平台，板载 4MB Flash，集成了 USB、SDIO WIFI、RGMII 三大网络接口，支持从外置 XPI Octal Flash 启动，为用户提供一站式高性能外设功能与性能评估体验。

核心特性

三网合一 —— 同时支持 RGMII 有线以太网（~900Mbps）、SDIO WIFI（~100Mbps）、USB 4G 蜂窝网络，三路独立运行，互不干扰

XPI Octal Flash 启动 —— 板载 XPI0/XPI1 8线接口，支持从外置 Octal Flash 启动代码，8线模式最高频率 133MHz，DDR 传输，相比传统 4线 Flash 带宽翻倍

双 USB 接口 —— 内置高速 PHY，USB0/USB1 均支持 Device 和 Host 模式，基于 CherryUSB 协议栈，可根据应用场景灵活配置

WIFI 高速无线 —— AP6256 模块，SDIO 接口，2.4G/5G 双频，实测 TCP 速率可达 90Mbps 以上

RGMII 千兆有线 —— 基于 RTL8211F PHY，实测 TCP 速率可达 900Mbps

多网融合架构

三路网口均通过 lwIP 协议栈统一管理，各自独立 MAC/IP，支持 ping、iperf 等网络性能测试。用户可通过 -S 选项指定网卡进行定向通信。

性能实测

WIFI iperf TCP 吞吐测试：

RGMII iperf TCP 吞吐测试：

典型应用场景

工业边缘网关（有线+无线+蜂窝多网冗余）
需要灵活网络接入的嵌入式设备
多网融合通信终端

2. 八层硬件合成：基于 HPM6800 的多图层仪表盘方案

概述

本方案基于 HPM6800EVK 平台的 LCDC（LCD 控制器）8 层硬件合成能力，结合 LVGL、FreeRTOS 与 PDMA，实现了一套面向车载数字仪表的 八图层 Dashboard 演示工程。与传统"整屏重绘"方案不同，本方案将仪表盘拆分为 1 个全屏基础层 + 7 个局部硬件叠加层，高频动画元素独立成层，大幅降低无效刷新面积与内存带宽压力。

核心原理：硬件图层合成

LCDC 支持最多 8 个硬件图层，各层独立帧缓冲、独立刷新，最终由硬件按图层顺序进行 Alpha 混合输出。这意味着：

局部变化不触发全局重绘 —— 指针旋转只刷新指针所在小图层
各层独立帧率 —— 背景层几乎不刷新，指针层可按 60fps 独立更新
透明叠加 —— 各子层采用 ARGB8888 格式 + src_over 混合模式

效果动图：

注：以下动图仅作效果演示，帧率受 GIF 录制影响，不代表实际运行性能。

八图层划分

渲染链路

LVGL 绘制 → PDMA 脏区搬运 → D-Cache 同步 → LCDC 硬件合成 → 显示输出

主层 Direct Render：LVGL 直接在全屏 buffer 上组织画面，PDMA 仅搬运脏区域到 LCDC 扫描缓冲，减少 CPU 逐像素拷贝
子层 Full Render：子层面积小，整层重绘成本可控，flush 时直接切换双缓冲
三缓冲设计：主层采用 3 组全屏缓冲（2 组绘制 + 1 组扫描），兼顾性能与显示稳定性

方案价值

降低无效像素搬运：高频动画仅占用对应子层极小带宽
提升动画流畅度：各层独立刷新，无互相干扰
便于扩展维护：显示问题可按层定位，新增动态控件只需增加子层
适用场景：车载仪表盘、智能座舱 HMI、工业 HMI 等大分辨率显示场景

3. 显控一体：EtherCAT 主站电机控制方案

概述

本方案基于 HPM6800EVK 平台，融合开源 CherryECAT 主站协议栈与 LVGL 图形界面，实现了一套 EtherCAT 主站 + 触摸屏显控一体 的电机控制解决方案。方案支持 CIA402 标准协议（CSP/CSV 模式），配合实时波形显示与触摸交互，为工业运动控制提供"一站式"开发参考。

核心特性

EtherCAT 主站

基于 CherryECAT 开源协议栈，异步队列式传输，单次可携带多个 Datagram
零拷贝技术：直接使用 ENET 收发缓冲区，减少内存复制
支持热插拔与从站自动扫描
分布式时钟（DC）同步

CIA402 电机控制

支持 CSP（位置控制模式）、CSV（速度控制模式）
多台从站设备切换控制
位置/速度/状态实时反馈

LVGL 触控界面

弧形滑块调节目标速度/位置
Chart 图表实时显示运动曲线（期望值 vs 实际值双色对比）
启动/停止、正转/反转快捷操作按钮
设备列表与状态实时显示

系统架构

系统启动后可自动扫描 EtherCAT 总线上的伺服驱动器，在触摸屏上呈现完整的设备信息与控制界面。波形图实时绘制电机运动轨迹，期望值与实际值以不同颜色叠加显示，方便调试与性能分析。

典型应用场景

工业机器人运动控制器快速原型
多轴伺服系统显控一体终端
CNC/包装/印刷等领域的 EtherCAT 主站评估

4. 多轴随动：HPM6E00 机器人伺服驱动方案（ROBOT3.0）

在工业多轴运动控制中，如何用一颗 MCU 同时搞定 EtherCAT 从站通信、高精度电机控制与实时调试？HPM6E_ROBOT_SERVO3.0 给出了答案。

概述

本方案基于先楫 HPM6E00 系列 RISC-V MCU，采用自研闭环步进电机算法库，提供了一套完整的闭环步进伺服驱动参考实现。

HPM6E00 芯片为运动控制场景深度定制：内置 3 端口 EtherCAT 从站控制器（ESC），支持多设备级联；16 通道高分辨率 PWM、4 通道 Sigma-Delta 信号接收单元、16 路 16 位 ADC，以及 PLB 可编程逻辑模块，将原本需要多颗芯片协同的功能集成于一身。

方案关键指标：输入电压 24V，最大输出电流 13A，最高转速 900rpm。开放电机调整参数与核心函数接口，方便用户针对不同规格电机快速适配。

硬件平台

方案以达妙 DM-J6006-2EC 作为示例电机，主要接口如下：

电机接线关系与电气参数：

核心功能

EtherCAT 从站与 CIA402 协议

基于内置 ESC 实现 EtherCAT 从站通信，支持 CSP（位置控制）、CSV（速度控制）两种模式
支持 FoE（File over EtherCAT）固件升级，现场即可更新固件，无需额外烧录工具

闭环步进控制算法

先楫自研闭环算法，以步进电机的成本实现接近伺服的动态性能
电流环参数自动整定：在线辨识 PI 参数，无需手动调参
惯量辨识：自动辨识负载惯量，优化加速与制动响应
3P3Z 前馈控制：提升速度环带宽，增强抗扰动能力

完善的系统保护

硬件过流保护、过压/欠压保护、飞车保护，确保设备长期稳定运行

HPM Monitor Studio 实时调试

通过 UART 连接上位机，以波形方式实时监测和调整控制变量，显著提升调试效率

典型应用场景

工业机器人多轴关节伺服驱动
多轴协同运动控制（级联 EtherCAT 从站）
需要现场固件升级与远程调试的分布式驱动节点

5. 协议互通：EtherCAT-CAN 网关全链路通信方案

概述

本方案由三个协同模块组成，实现了从 EtherCAT 主站 → ECAT-CAN 网关 → CAN 终端设备 的完整协议转换与数据互通链路，为先楫 MCU 在工业现场总线融合场景提供端到端的参考实现。

系统组成

主站模块（Gateway ECAT Master） —— HPM6E00 Full Port 硬件平台

基于 CherryECAT 主站协议栈
3.5 寸 LCD 屏幕显示通信状态
支持 Trigger（按键触发）和 Cycle（周期循环）两种发送模式
可配置 CAN 参数：波特率（10k~1M）、帧模式（标准/扩展）、数据帧/远程帧
实时显示发送/接收帧数、数据内容

网关模块（Gateway ECAT2CAN） —— HPM6E00EVK 平台

基于 ETG 5001.5000 标准网关协议，实现 EtherCAT 报文与 CAN 报文双向转换
支持 Module Slot 方式动态修改 PDO 映射
通过 CoE（CANopen over EtherCAT）对象字典配置 CAN 波特率、发送模式
支持标准帧/扩展帧/远程帧/数据帧全类型转换

CAN 终端设备（Gateway Device） —— HPM5E00EVK 平台

接收 ECAT 主站经网关转换后的 CAN 报文
数码管实时显示接收报文数量
通过按键将当前计数值以 CAN 报文回传至主站
支持 USB Shell 命令行调试

通信流程

主站上电后扫描并配置从站（网关），进入 OP 状态
主站通过 Trigger 或 Cycle 模式发送数据，经网关转换为 CAN 帧发送至终端设备
终端设备数码管实时累加显示接收帧数
按下终端设备按键，当前计数值以 CAN 帧回传网关，网关转换为 ECAT 报文上报主站
主站 LCD 同步显示回传数据，两端数据一致

核心指标

典型应用场景

工业现场 EtherCAT 网络与传统 CAN 设备互联
老旧 CAN 设备接入 EtherCAT 总线系统
分布式 CAN 节点数据汇集与上报

6. 巧用硬交换：基于 TSN 交换引擎的多端口以太网通信方案

概述

本方案基于 HPM6E 系列 MCU 内部集成的 TSN 硬件交换引擎（TSW），巧妙地使用 ENET 外设代替 TSW 的内部 CPU PORT，构建了一个支持千兆线速交换的多端口以太网通信系统。

方案的核心设计在于：TSW 共有 P1、P2、P3 三个外部端口，其中 P1/P2 经 PHY 引出作为对外网口，P3 端口则通过板上电阻直连到 MCU 的 ENET MAC，将 ENET 作为内部的"CPU 端口"使用。这样既保留了 TSW 的硬件二层交换能力，又规避了内部 CPU PORT 的性能瓶颈，实现了真正的千兆级 CPU 接入。