工业机器人驱动芯片：内核性能再升高，功能覆盖再扩大

Layerscape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，适用于需要高性能实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。

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中国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，正在寻找最合适的主控芯片。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。

SAMS7x/E7x系列

Microchip拥有丰富的产品组，不仅包括PIC.AVR.SAM系列，还包括FPGA，用于控制不同电机的外部设备。国内很多机器人公司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。

它是独一无二的，因为SAMS70和E70使用了300MHz的Armcortex-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——追求最终的项目性能。

SAMS70和E70确实达到了最终的性能。S70具有高主频和高达64KB紧耦合内核内存，可快速驱动FOC控制。为了达到最终速度，S70采用了一对2Msps双采样12bitADC引擎。再加上先进的模拟设备。S70可以轻松实现多轴控制和双电机控制，16bitPWM和16bitttimers。

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以太网和CANFD连接选项。为了应对最复杂的实时控制，E70可以使用QSPI接口添加LAN9252EtherCAT来实现基于EtherCAT的高性能电机控制。

Layerscape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。Layerscape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SoC，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，可以实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ArmCortex-A72(LS1026A)和64个ArmCortex-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1.8GHz。两个系列中使用的分层互连技术工作频率高达700MHz。

LS1046A超过32000CoreMarks的高性能令人印象深刻，可与10Gb以太网、第三代PCIe.SATA3.0.USB3.0和QSPI接口配对，确实适合多轴控制。NXP除了硬件本身足够强大外，还提供了一个使用XenomaiLinux的实时开源操作系统，以提高机器人运动的确定性和实时性。

ADICM4xx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，这对机器人驱动的实际体验有很大影响。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快、轴同步更准确的驱动控制芯片无疑非常受欢迎。

ADIADSP-CM4xx混合信号控制处理器系列采用ARM-CortexM4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，适用于需要高性能实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。

CM4xx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16bitADC和240MHzM4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16bitADC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380ns，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最基本的开/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。