劍指電機(jī)控制、AI服務(wù)器等市場(chǎng)，Microchip DSC系列重大升級(jí)！32位/200 MHz CPU+ DP FPU+DSP

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃晶晶）前不久，Microchip推出了dsPIC33A系列數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）。dsPIC33A系列的先進(jìn)內(nèi)核采用32位中央處理器（CPU）架構(gòu)，運(yùn)行速度為200 MHz，包括雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元（DP FPU）和 DSP 指令，適用于許多閉環(huán)控制算法中的數(shù)值密集型任務(wù)。例如實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制、電源、充電和傳感系統(tǒng)卓越的運(yùn)行效率。此外，dsPIC33A架構(gòu)設(shè)計(jì)能提供高性能和精確的實(shí)時(shí)控制，搭配全面的開(kāi)發(fā)工具生態(tài)系統(tǒng)，可簡(jiǎn)化和加速設(shè)計(jì)過(guò)程。

系統(tǒng)復(fù)雜性增加，需要更高性能的DSC

Microchip特別提到了當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜性以及高性能的需求，這也是dsPIC33A系列DSC應(yīng)運(yùn)而生的重要原因。Microchip MCU16/DSC產(chǎn)品部市場(chǎng)推廣經(jīng)理Pramit Nandy分析嵌入式系統(tǒng)中有四個(gè)關(guān)鍵的市場(chǎng)趨勢(shì)正在推動(dòng)對(duì)高性能單片機(jī)的需求。

一是不斷提高的能效要求，為了因應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和政府法規(guī)的需要，在諸如電機(jī)控制、電源或是其他系統(tǒng)領(lǐng)域客戶需要優(yōu)化系統(tǒng)性能。

二是對(duì)控制器多功能性的需求，即一個(gè)控制器執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)。汽車應(yīng)用就是一個(gè)典型的例子，特別是在熱管理系統(tǒng)中，單個(gè)控制器可以管理泵、冷卻風(fēng)扇、壓縮機(jī)和其他執(zhí)行器等各種組件。這種集成有利于實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制環(huán)和優(yōu)化的系統(tǒng)級(jí)架構(gòu)，從而帶來(lái)對(duì)更多集成外設(shè)的需求。這樣做的好處在于，既能縮減電路板尺寸和節(jié)省系統(tǒng)總成本，又能推動(dòng)對(duì)更高性能和更快速外設(shè)的需求。

三是對(duì)安全性和保護(hù)性不斷升級(jí)的要求，單片機(jī)必須具有專用的安全功能、更大的存儲(chǔ)器和增強(qiáng)的性能。四是日益增加的軟件復(fù)雜性，采用更復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)以及對(duì)基于模型的設(shè)計(jì)方法不斷增長(zhǎng)的需求推動(dòng)了這一趨勢(shì)。

Microchip MCU16/DSC產(chǎn)品部市場(chǎng)推廣經(jīng)理Pramit Nandy

新一代dsPIC33A系列性能全面提升

與其前代產(chǎn)品和同類產(chǎn)品相比，dsPIC33A系列在多個(gè)主要方面具有顯著提升。



32位架構(gòu)：dsPIC33A系列采用工作頻率為200 MHz的32位架構(gòu)，是對(duì)之前16位架構(gòu)的重大升級(jí)。架構(gòu)的升級(jí)對(duì)于數(shù)字電源、穩(wěn)健設(shè)計(jì)和電機(jī)控制應(yīng)用尤其有益。32位架構(gòu)與雙精度浮點(diǎn)單元（DP-FPU）相結(jié)合，可輕松實(shí)現(xiàn)基于模型的設(shè)計(jì)并無(wú)縫集成第三方工具，這些工具通常支持32位架構(gòu)和雙精度，因?yàn)樗鼈兡軌蜃畲笙薅鹊販p少變量縮放、降低錯(cuò)誤可能性并加快開(kāi)發(fā)流程。


雙精度浮點(diǎn)單元（DP-FPU）：通過(guò)集成符合IEEE 754-2019標(biāo)準(zhǔn)的DP-FPU，可以實(shí)現(xiàn)更精確的計(jì)算和更快的循環(huán)處理，尤其是在控制算法中。這可降低與變量縮放相關(guān)的軟件錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)并提高系統(tǒng)的整體可靠性。


增強(qiáng)的DSP和CPU性能：dsPIC33A DSC現(xiàn)在包含兩個(gè)可提供高分辨率和高精度的72位累加器，可最大限度地降低上溢或下溢的風(fēng)險(xiǎn)。32位工作寄存器進(jìn)一步提高了性能和分辨率，減少了對(duì)變量縮放的需求。附加的現(xiàn)場(chǎng)切換寄存器降低了中斷期間的開(kāi)銷，縮短了延時(shí)，這對(duì)于實(shí)時(shí)應(yīng)用至關(guān)重要。


改進(jìn)的外設(shè)包括具有最高40 MSPS轉(zhuǎn)換速率的ADC、增益帶寬積（GBW）為100 MHz的運(yùn)算放大器、更快的比較器以及用于安全高速串行通信的新BiSS接口。安全引導(dǎo)、用于RAM和閃存的糾錯(cuò)碼（ECC）、在線串行編程（ICSP）寫禁止和安全調(diào)試等安全功能進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。

總之，dsPIC33A系列在處理能力、精度、外設(shè)性能和安全功能方面都有了顯著的提升，對(duì)于需要高性能和可靠性的應(yīng)用而言是一種極具競(jìng)爭(zhēng)力的選擇。

dsPIC33A系列DSC在電機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用

在電機(jī)控制領(lǐng)域，采用dsPIC33A系列的好處很多。dsPIC33A系列數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）兼具高性能數(shù)字信號(hào)處理能力和豐富的單片機(jī)功能，因此廣泛適用于各類電機(jī)控制應(yīng)用。主要優(yōu)勢(shì)包括具有32位架構(gòu)和DSP引擎的高性能處理能力，可用于磁場(chǎng)定向控制（FOC）等復(fù)雜算法；以及通過(guò)雙精度浮點(diǎn)單元（DP-FPU）增強(qiáng)了精度和控制環(huán)性能。

要實(shí)現(xiàn)精確的電機(jī)控制，高分辨率PWM模塊、高速ADC和正交編碼器接口（QEI）等集成外設(shè)必不可少。實(shí)時(shí)控制功能可確保精確的電機(jī)速度、轉(zhuǎn)矩和位置管理，這對(duì)于機(jī)器人、工業(yè)自動(dòng)化和電動(dòng)汽車應(yīng)用至關(guān)重要。該系列在存儲(chǔ)器、處理能力和外設(shè)方面提供了很高的可擴(kuò)展性，讓設(shè)計(jì)人員能夠根據(jù)自身的特定需求定制解決方案。

Microchip豐富的軟件庫(kù)和開(kāi)發(fā)工具有助于縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間和產(chǎn)品上市時(shí)間，同時(shí)在同一硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)各種控制算法的能力可提供設(shè)計(jì)的靈活性。此外，與使用單獨(dú)的單片機(jī)和DSP相比，將多種功能集成到單個(gè)芯片中進(jìn)一步提高了dsPIC33A系列的性價(jià)比。

助力AI服務(wù)器、汽車充電器的數(shù)字電源轉(zhuǎn)換

對(duì)于一些電源應(yīng)用，工作頻率最高為100 MHz的DSC器件（如dsPIC33CK（單核）和dsPIC33CH（雙核））即可滿足當(dāng)前的需求。不過(guò)，AI服務(wù)器和汽車充電器等高級(jí)應(yīng)用需要更高效、更精確的電源管理，這推動(dòng)了對(duì)更高性能DSC的需求。

dsPIC33A等更高頻率的DSC每秒可以處理更多指令，從而實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的算法和更快的響應(yīng)時(shí)間。對(duì)于AI服務(wù)器等需要精確控制和快速調(diào)整的應(yīng)用而言，這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)檫@類應(yīng)用需要高效管理波動(dòng)的電源需求并運(yùn)行功率因數(shù)校正、諧振轉(zhuǎn)換器和同步整流的復(fù)雜算法，這些算法是提高數(shù)據(jù)中心效率的關(guān)鍵。

憑借更高的處理能力，DSC可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制算法，例如預(yù)測(cè)控制和自適應(yīng)濾波。這些算法可以提高電源轉(zhuǎn)換的效率和穩(wěn)定性，從而在動(dòng)態(tài)環(huán)境下獲得更出色的性能。

增強(qiáng)的處理能力可以實(shí)現(xiàn)更好的監(jiān)控和診斷功能，對(duì)于確保AI服務(wù)器和汽車充電器等關(guān)鍵應(yīng)用的可靠性和效率，這些功能必不可少。

現(xiàn)在，保護(hù)數(shù)據(jù)中心和汽車電源免遭欺騙和篡改比以往任何時(shí)候都更加重要。通過(guò)使用非對(duì)稱密鑰對(duì)和哈希等加密算法實(shí)現(xiàn)固件認(rèn)證和器件身份驗(yàn)證，可以幫助實(shí)現(xiàn)安全目標(biāo)。不過(guò)，這些需求將繼續(xù)推動(dòng)對(duì)于控制這些電源的DSC和MCU的存儲(chǔ)器和性能需求。

簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)流程

Microchip簡(jiǎn)化了解決方案從評(píng)估到最終設(shè)計(jì)的整個(gè)采用流程，在專家工程師的支持下加快開(kāi)發(fā)速度并降低早期設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。我們的生態(tài)系統(tǒng)包括dsPIC33A系列的評(píng)估板、優(yōu)化的MPLAB? XC-DSC C編譯器、各種應(yīng)用的演示代碼、未來(lái)支持基于模型的設(shè)計(jì)以及用于電機(jī)控制、數(shù)字電源轉(zhuǎn)換和其他實(shí)時(shí)控制應(yīng)用（如傳感器接口應(yīng)用）的高級(jí)算法。我們還計(jì)劃針對(duì)dsPIC33A提供全面的功能安全和安全性支持，包括文檔、診斷軟件庫(kù)和報(bào)告。




產(chǎn)品演進(jìn)

工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字電源轉(zhuǎn)換、傳感器接口和汽車應(yīng)用對(duì)MCU性能的需求日益增長(zhǎng)。在過(guò)去的幾十年里，我們不斷改進(jìn)dsPIC33 DSC系列來(lái)滿足這些需求。

從第一代配備30 MHz CPU的dsPIC30F到第四代配備100 MHz CPU的dsPIC33C，我們的產(chǎn)品不斷發(fā)展進(jìn)步。我們添加了眾多功能安全特性，并將閃存容量擴(kuò)展到1 MB，即使在最小的4x4封裝器件中也是如此。

第五代dsPIC33A DSC采用工作頻率為200 MHz的32位CPU、雙精度浮點(diǎn)單元以及增強(qiáng)的模擬外設(shè)和安全功能。Microchip將不斷改進(jìn)該產(chǎn)品系列，提供更大的存儲(chǔ)容量選項(xiàng)、針對(duì)具體應(yīng)用的高級(jí)外設(shè)以及增強(qiáng)的安全性和功能安全特性，以滿足不斷變化的需求。