旋智——多核心處理器，助力實現(xiàn)高性能電機控制產品

電機控制應用軟件通常需要實時處理，以確保精確控制和快速響應。高性能、多核嵌入式處理器能夠實時處理多項復雜計算，是保持電機控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和準確性的關鍵。

旋智即將推出用于變頻器、伺服設計的多核心處理器、電機控制計算單元。

新一代電機控制：算法復雜、高精度、多任務處理

先進的電機控制技術，如磁場定向控制（FOC）和無傳感器控制，涉及復雜的數(shù)學計算。高性能嵌入式處理器具有執(zhí)行這些算法的計算能力，確保電機運行平穩(wěn)、精確、高效。同時，新一代電機控制系統(tǒng)通常還需要同時管理多個任務，如監(jiān)控傳感器輸入、執(zhí)行系統(tǒng)控制策略（例如運動控制、HVAC溫度、壓力控制等）或與其他設備實時通信（如EtherNET/IP， ProfiNET，EtherCAT，TSN等）。具有多核架構的高性能嵌入式處理器，可以同時處理這些任務，提高整體系統(tǒng)性能和響應速度。

電機與高級功能的集成

新一代電機控制還將集成更多高級功能，如機器學習、預測性維護（Predictive Maintenance）和條件監(jiān)控（Condition based Monitoring）。這些功能可以增強電機控制系統(tǒng)的功能和可靠性，為最終用戶提供額外的價值。多核架構處理器可以提供靈活獨立的算力給這些附加服務。

多核心嵌入式處理器的性能

多核處理器允許并行處理，可顯著提高性能，而不會成比例地增加功耗。近年來，開源架構如RISC-V的出現(xiàn)，也進一步加速了多核處理器的發(fā)展，使其在各種應用中更易于獲取和定制，更好地適應高級電機控制方案的設計和定制需求。

Q為什么提高核心頻率比增加更多核心困難？

嵌入式設計要實現(xiàn)更高處理能力，之所以考慮采用多核心處理器，是因為提高單核處理器的核心頻率面臨較高的技術挑戰(zhàn)。更高的頻率會導致功耗和熱量增加，從而引發(fā)熱管理問題，頻率擴展的收益遞減（稱為Power Wall問題）。使得繼續(xù)提高頻率的效率降低。相比之下，增加更多核心、允許并行處理，將軟件負荷分配到多個核心上，從而在不增加熱量和功耗的情況下提高整體性能的辦法更為有效。

◢同構和異構多核處理器在電機控制應用中的應用

多核心MCU可分為同構多核處理器和異構多核處理器，前者由具有相同架構和能力的核心組成（例如多個一樣規(guī)格的ARM內核或RISC-V內核），后者則由具有不同架構和能力的核心組成（例如ARM+DSP，或者ARM+FPGA組合）。

同構多核處理器由具有相同架構和能力的核心組成。這種一致性簡化了軟件開發(fā)和負荷平衡，使任務更容易均勻分配到所有核心上。同構多核系統(tǒng)特別適用于需要一致性能和實時處理的應用，如多旋翼無人機，機器人等，在同一片MCU上，實現(xiàn)多個電機控制。

異構多核處理器則由具有不同架構和能力的核心組成。這些系統(tǒng)可以通過將特定任務分配給最合適的核心來優(yōu)化性能。例如，異構系統(tǒng)可能使用高性能核心進行復雜計算，而使用節(jié)能核心處理簡單任務。這種方法可以提高整體系統(tǒng)效率和靈活性，適用于具有多樣化處理需求的應用，例如：用戶界面LCD+電機控制。

同構多核架構在工業(yè)嵌入式電機控制MCU設計中具有的一些優(yōu)勢：

●簡化軟件開發(fā)：由于同構核心，任何核心都可以運行相同的軟件，簡化了開發(fā)和調試過程。這種一致性降低了軟件設計和維護的復雜性。例如，全部使用ARM或RISC-V內核，所有開發(fā)都可以基于C語言；而異構的處理器例如ARM+FPGA，則需要同時使用C語言及HDL設計工具，開發(fā)成本較高，并對工程師能力有更多要求。

●負載平衡：同構多核系統(tǒng)可以高效地將任務分配到所有核心上，確保工作負載均衡和處理能力的最佳利用。這對于需要一致性能的多個實時電機控制應用特別有利，例如雙軸、三軸伺服、多輪AGV小車、3D打印機應用等。

●成本效益：使用相同的核心設計可以降低芯片制造成本，因為可以多次復制相同的核心設計。這種一致性也簡化了芯片測試和驗證過程。

旋智的多核心處理器、電機控制計算單元

旋智即將推出具備4～8核的高性能SPC系列MCU，以及配套的SPCore系列電機控制SoM（System-on-Module）設計，配備512k～32M byte的RAM，多路高速ADC接口，多路Sigma-Delta接口，EtherCAT連接能力，以及高速以太網接口，主要用于工業(yè)變頻器、伺服控制、高性能三相AC/DC，DC/AC儲能、光伏變換器等應用。

旋智的多核心處理器軟件主持

基于公司國內領先的MBD成熟設計技術方案及服務支持能力，旋智也將推出用于多核心處理器的MBD仿真模型、自動代碼生成模型、多核心多任務通訊控制技術、SoM設計板級驅動軟件支持包BSP（Board Support Package），方便用戶上手大規(guī)模、多核心嵌入式軟件的設計開發(fā)及調試。

關于旋智

旋智科技前身為美國仙童半導體公司的電機產品線事業(yè)部，于2014年底通過管理層收購方式剝離并獨立運營，公司專注于高集成度電機控制芯片及先進核心算法的研發(fā)。創(chuàng)始核心團隊成員來自美國硅谷，在世界頂級半導體企業(yè)有著多年的研發(fā)、市場和管理經驗。獨立以來，旋智已經成功量產3代電機控制芯片，并大批量應用于消費類、白色家電和工業(yè)控制等領域。