解析工业机器人驱动芯片：内核性能再升高，功能覆盖再扩大

五连环画

L多核通信系列是NXP在机器人多轴运行控制应用中的看家处理器。SRAM和闪存及丰富的外设，适用于需要高性能时控制和模拟转换的机器人多轴控制应用。当然，ADI还有很多产品可以适应工业机器人的操作和控制，MCU和DSP都有。随着下游市场消费电子、汽车电子、工业电子等多个行业的高速发展以及新能源汽车、物联网、新能源等新兴领域的兴起，我国电子元器件及电子专用材料制造的需求迅速扩大。

在这个系列中，我们看到了很多工业机器人驱动芯片。但这些远远不能满足巨大的工业机器人需求。随着国内工业机器人轨道上玩家的增加，机器人制造商，特别是国内合作机器人制造商，正在寻找比较合适的主控芯片。以前列出的系列包括构建强大核心、配置强大通信功能和集成先进视觉的系列。制造商不再存在单一的决策因素。他们经常考虑扩大机器人功能和控制整机成本。


在上一期中，我们重点分析了具有强大工业通信能力的机器人驱动芯片。在本期中，我们将看看一些具有相同市场份额和可怕性能的驱动芯片。


SAMS7E7系列


M拥有丰富的产品组，不仅包括PICAVRSAM系列，还包括FPGA，用于控制不同电机的外部设备。国内很多机器人都选择了这些系列产品。除了各种步进电机的A8450KLB芯片，SAM系列的高性能MCU在多轴运动控制方面一直是相当独特的。


它是独一二的，因为SAMS70和E70使用了300MH的A-M7内核，这在多轴控制中是相对罕见的选择。一般来说，M4添加DSP数据处理指令足以应对工业机器人的多轴运行控制。如果考虑到扩展功能，添加FPGA足以应对大多数工业机器人应用。选择M7只剩下一个目的——追求比较终的项目性能。


SAMS70和E70确达到了比较终的性能。S70具有高主频和高达64KB紧耦合内核内存，可速驱动FOC控制。为了达到比较终速度，S70采用了一对2M双采样12ADC引擎。再加上先进的模拟设备。S70可以轻松现多轴控制和双电机控制，16PWM和16。


E70与我们上一期的工业通信主题有关。E70继承了S70的所有高端性能，并在高性能控制的基础上添加了IEE-1588以太和CANFD连接选项。为了应对比较复杂的时控制，E70可以使用QSPI接口添加LAN9252ECAT来现基于ECAT的高性能电机控制。


L多核通信处理器系列


NXP的运动控制和机器人方案在计算性能、内置连通性和低延迟方面积累了丰富的经验，熟悉多轴运动控制和机器人应用。L多核通信系列是NXP在机器人多轴运行控制应用中的看家处理器。


本系列采用双核四核SC，部分选用ARMA53，部分选用A72，计算性能毋庸置疑。该系列中的所有处理器都内置了连接选项，可以现运动控制和机器人应用所需的低延迟和低抖动。


LS1046A和LS1026A是多核通信处理器的两个代表产品。它们集成了4个核(LS1046A)和64个AC-A72(LS1026A)和64个AC-A72。作为一个由四个核组成的集群，四个CPU共享一个2MB二级缓存，具有32KB一级数据缓存和48KB一级指令缓存的单线程内核，主频高达18GH。两个系列中使用的分层互连技术工作频率高达700MH。


LS1046A超过32000CM的高性能令人印象深刻，可与10G以太、第代PCISATA30USB30和QSPI接口配对，确适合多轴控制。NXP除了硬件本身足够强大外，还提供了一个使用XL的时开源操作系统，以提高机器人运动的确定性和时性。


ADICM4系列


ADI的限时同步运动系统具有良好的位置控制精度和低延迟，这对机器人驱动的际体验有很大影响。对于自由度更高、机器吞吐量更高的机器人，伺服驱动响应时间更、轴同步更准确的驱动控制芯片疑非常受欢迎。


ADIADSP-CM4混合信号控制处理器系列采用ARM-CM4处理器内核，集成高精度ADC数字加速器和滤波器SRAM和闪存及丰富的外设，适用于需要高性能时控制和模拟转换的机器人多轴控制应用。当然，ADI还有很多产品可以适应工业机器人的操作和控制，MCU和DSP都有。


CM4系列单论控制，CM407F-A的亮点之一。CM407F混合信号控制处理器集成了双通道高精度16ADC和240MHM4处理器内核，集成了384KBSRAM存储器、2MB闪存、光伏逆变器控制、电机控制等嵌入式控制应用于一体。


内核集成浮点操作可以支持先进的编程模型和复杂的算法，双通道16ADC用于高精度电机闭环控制。不用说，ADI的ADC模块没有丢码。11+ENOB和转换率高达380，其强大的性能和领先地位不再需要描述。


为了更好地解决智能控制问题，CM407F-A增加了先进的PWM和定时器功能，有效地提高了扭矩波动和电机性能。为了更方便地扩展未来的机器人应用程序，该系列提供了16个可以连接外部SRAM或FPGA的异步存储器。性能的提高和功能的扩展进一步提高了工业机器人的智能驱动能力。


小结


工业机器人的运动控制已经从比较基本的开关定速电机发展到机器人技术中复杂的多轴伺服驱动。高性能机器人驱动控制芯片层出不穷，发展更新迅速。一期中，我们将计算哪些国产芯片也在展示我们的技能。