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  工業(yè)4.0作為一場智能技術革命，產品和服務正在深刻改變傳統(tǒng)的工業(yè)形式。越來越多的高度集成設備參與了工業(yè)設備的運行?，F代工業(yè)離不開計算、處理和控制能力MCU，由于可應用于顯示控制、動作控制、即時決策、能量轉換等有限空間和電力環(huán)境中的各種場景，因此MCU來實現。

  工業(yè)級MCU應用領域廣泛，對使用壽命、溫度、濕度、電磁輻射等有嚴格的質量要求。極海半導體長期深入從事中高端工業(yè)控制市場。以絕對值編碼器、高性能伺服驅動器和變頻器方案為例，詳細介紹了極海半導體的32位APM32位工業(yè)級MCU在工業(yè)控制領域的出色表現。

  智能型絕對值編碼器前景可期

  隨著工業(yè)自動化的快速發(fā)展，國產編碼器技術也不斷成熟，絕對值編碼器作為運動控制反饋位置回路的關鍵裝置，能將機械運動轉換為電信號，提供位置、旋轉軸速度、加速度、距離和運動方向等數據，已廣泛應用于工業(yè)自動化設備、過程控制、工業(yè)機器人、醫(yī)療設備、精密檢測設備等領域中。

  復雜的工作環(huán)境要求絕對值編碼器性能表現優(yōu)良、長期穩(wěn)定可靠且耐用，使用MCU開發(fā)編碼器可靈活設置絕對值編碼器分辨率，提高位置精度，大大提升編碼器的智能化水平。

  根據應用需求、使用環(huán)境及成本考量，極海半導體可提供2種絕對值編碼器方案：

  1. 主要應用于光電式和磁電式絕對值編碼器

  在該方案中，APM32F103工業(yè)級MCU主要用于讀取單圈位置、監(jiān)測電壓、計算圈數、實現編碼器協(xié)議等功能，需要配合編碼器單圈芯片使用。

  方案1：MCU不做位置解算

  2. 主要應用于光電式絕對值編碼器

  在該方案中，APM32F103工業(yè)級MCU主要負責采集光/磁傳感器輸出的正余弦模擬信號、監(jiān)測電壓、計算圈數、實現編碼器協(xié)議等功能。

  方案2：MCU做位置解算

  APM32絕對值編碼器方案

  ? 采用APM32F103工業(yè)級主流型MCU，基于Arm® Cortex®-M3內核

  ? 主頻96MHz，Flash 16~512KB，SRAM 6~128KB

  ? 2個12位高精度ADC，支持16個輸入通道，實現高精度動態(tài)實時采樣

  ? 2個SPI(最大通信速度18Mbit/s)，可快速讀寫編碼器單圈芯片數據

  ? 3 個USART，其中USART1通信速率4.5Mbit/s，可實現高速可靠的編碼器通信協(xié)議

  ? Flash頁(1KB)擦除時間≤1.51ms，可替代片外EEPROM讀寫編碼器寄存數據

  ? 已通過IEC 61508 SIL3功能安全認證，符合工業(yè)高可靠性標準

  兼具高功率密度、低成本的一體化高性能伺服驅動器平臺

  伺服驅動器是現代運動控制的重要組成部分，主要通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進行控制，實現高精度的傳動系統(tǒng)定位，是傳動技術的高端產品，被廣泛應用于工業(yè)機器人、數控機床等自動化設備中。

  極海半導體高性能伺服驅動器平臺，支持多種先進算法，包括諧振抑制、機械參數辨識、自適應陷波器、分數階控制、PWM更新等;具備優(yōu)異的業(yè)內性能表現，電流環(huán)帶寬高達4KHz，速度環(huán)帶寬大于800Hz;內置百兆EtherCAT，支持高同步周期、低時鐘抖動;采用APM32F407+FPGA+IPM 架構，具有強大的二次開發(fā)和靈活的拓展空間;支持不同功能的程序分層，明確清晰，易于封裝、協(xié)同開發(fā)和維護。

  APM32高性能伺服驅動器方案

  ? 采用APM32F407工業(yè)級高性能MCU，基于Arm® Cortex®-M4內核

  ? 主頻168MHz，Flash 1MB，SRAM 192+4KB，SDRAM 2MB(可選)

  ? 采用CAN總線實現電機控制指令傳輸

  ? 配套上位機調參軟件，方便調節(jié)參數

  ? 內置EMMC接口滿足與外圍FPGA高效通信應用

  ? 豐富外圍器件，支持電機/驅動器/減速機一體化設計，功率密度高

  ? 采用磁性編碼器實現位置反饋，更具抗震、耐腐蝕、高可靠性，結構更簡單

  APM32F407在伺服驅動器平臺中作為主站MCU的作用

  ? 開關檢測，作為人機交互接口，控制伺服電機啟停

  ? 計算生成伺服驅動器的位置給定，如低速/高速、正轉/反轉的正弦波和斜坡位置

  ? 擔任EtherCAT通信主站，檢測從站數量、生成數據幀并通過網口傳輸出去

  ? 作為串口通信，在調試時發(fā)送部分過程數據，方便數據分析及輔助調試

  助力電機降耗節(jié)能的變頻器

  變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。在風機、水泵、中央空調等負載設備上使用變頻調速裝置有助于降低轉速、減少能耗;同時變頻器還可應用于傳送、起重、擠壓和機床等各種機械設備控制領域，有利于提高工藝水平和產品質量，減少設備的沖擊和噪聲，延長設備的使用壽命。

  隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到廣泛應用，極海半導體變頻器方案可根據電機實際情況提供所需電源電壓，進而達到節(jié)能、調速的目的。

  APM32變頻器應用方案

  ? 采用APM32F407工業(yè)級高性能MCU，基于Arm® Cortex®-M4內核

  ? 主頻168MHz，可超頻至240MHz，高效運算處理能力

  ? 支持外部存儲器擴展EMMC

  ? 支持PWM輸出和死區(qū)保護

  ? 支持矢量控制、V/F控制

  ? 高速GPIO處理響應速度

  ? 3個12位高精度ADC快色的轉換速率，提高變頻器響應速度，精準控制轉矩

  隨著工業(yè)智能化、數字化發(fā)展，工業(yè)應用場景越來越復雜化，這就要求工業(yè)設備系統(tǒng)設計更具高效性、穩(wěn)定性、安全性。極海半導體長期聚焦于工業(yè)領域，逐步形成了市場與技術的自身優(yōu)勢，并與合作伙伴在工業(yè)應用方案及驗證方面實現了充分合作。

  目前極海半導體32位APM32工業(yè)級MCU已在智能電網、光伏逆變器、充電樁、電梯控制、儀器儀表、工業(yè)打印機等領域得到了廣泛應用并保持快速增長態(tài)勢。