FPGA在机器人市场是如何突破？

复杂的多轴运算需求突出了FPGA的可扩展性和运行效率优势，节点运行的MCU在应对这种高效率需求时会显得薄弱。如何充分利用高效率、高扩展性的优势，已经成为FPGA在MCU、DSP三方机器人市场突破的关键点。

在上一期中，当谈到MCU在机器人行业的发展时，MCU目前在工业机器人和服务机器人中使用最多。随着工业领域自动化升级的每一步，机器人所需的计算效率也同步提高。除了提供准确的电机控制外，机器人还需要灵活性和可扩展性。

显然，FPGA制造商不会让MCU依靠电机控制的红利大胆收获机器人市场。目前，工业机器人有多轴化和协同化的发展趋势。这种灵活性和扩展性要求是机器人能够执行各种精确复杂的拟人动作。在这种发展趋势下，必须增加工业机器人的电机和轴数。当其中一个轴旋转到特定角度时，同一连接系统的轴也必须旋转到相应的正确角度。在这种要求下，不同系统之间的匹配和协调变得尤为重要。

FPGA可应用于分散控制的小节点，也可应用于大节点更高效的FPGASOC。FPGA控制系统最明显的优点是驱动反应时间会大大缩短，这将大大提高整个系统的运行速度。复杂的多轴运算需求突出了FPGA的可扩展性和运行效率优势，节点运行的MCU在应对这种高效率需求时会显得薄弱。虽然DSP具有更高的处理效率，但它仍然给FPGA一定的扩展喘息空间。如何充分利用高效率、高扩展性的优势，已经成为FPGA在MCU、DSP三方机器人市场突破的关键点。

机器人FPGA高效运控应用

这种具有全方位机器人控制的设计，可以从赛灵思基于Artix-7FPGA和Zynq-7000SoC设计的VersalAIEdge来看待这种控制方式的优势。

从Artix-7FPGA的角度来看，它提供了高性能的功耗比结构(约50%)、收发器线速、DSP处理能力和AMS集成。215K逻辑单元、AXIIP和模拟混合信号集成给系统足够高的可编程集成性。

Zynq-7000是一种单核ARMCortex-A9处理器，配对28nmArtix-7可编程逻辑，提供6.25gbs收发器，既能控制成本，又能优化电机控制、嵌入式视觉等工业应用的系统集成。

基于上述元件的机器人控制VersalAIEdge可以从视觉和非视觉传感器处理元数据，实现低延电机控制和确定性网络，实现整个系统的同步。对于需要移动功能的机器人，可以加快动作计划，满足导航需求。通过控制环路的并行处理，精确控制可扩展运动轴的数量，在多轴运动中具有很高的可扩展性。

另一家FPGA大厂Altera不仅是Xilinx，还用28/20nmFPGA进入机器人控制市场。基于FPGA和FPGASOC的设计，除了运动控制、AQV214H传感器总线管理、摄像头总线管理，包括HMI等。通过高层次的集成，缩小物理尺寸，降低功耗。这种控制似乎更能反映机器人的智能性和适应性。

机器视觉FPGA可扩展应用

FPGA具有强大的平行操作功能，不仅能满足多轴机器人运动的需要，还能实现机器视觉系统高弹性的灵活配置。lattice就是这样的策略，lattice的FPGA虽然也涉及多轴电机控制，但主要用于机器视觉。

FPGA与生俱来的可编程优势使其能够支持各种工业通信协议，并使FPGA成为扩展通信的好选择。从ECP5处理器板的角度来看，它的输入和输出板可以组合和匹配，连接到各种图像传感器和显示屏，最大限度地提供灵活的连接。

写在最后

不难看出，FPGA依靠高效率和可扩展性在机器人行业发挥了相当大的作用。无论是依靠高效的处理能力从MCU手中夺取电机控制的份额，还是通过扩展进入机器视觉和DSP的积极对抗，FPGA和MCU在机器人市场，DSP都可以说是互不让步，暗流涌动。毕竟，没有人愿意在这个大市场上被压制。