隨著近年來工業機器人、電子制造設備等產業的快速擴張，伺服系統在新興產業中應用也越來越廣。未來幾年伺服市場（包括交流伺服、直流伺服、編碼器、CNC控制器等產品）將實現30～40%左右的增速，預計2025年我國伺服系統市場規模將達到190億元，同比增長12.4%。 在市場規模持續擴大的同時，伺服系統本身也呈現出新的特點：

高精度、高性能：采用更高精度的編碼器，具有更高的采樣精度和數據位數；

小型化：體積和重量不斷變小，從而使機械設備的安裝和使用更加便捷；

集成化：伺服系統本身集成度更高，如集成各種編碼器的接口、Ether CAT通訊等；此外還有多軸集成的趨勢，如單芯片實現2軸、3軸等多軸伺服控制。

要實現更高性能、更高集成度的伺服系統設計，主控MCU的選擇非常關鍵。在伺服系統主控MCU處理器內核的選擇上，除傳統的Arm外，現在還有RISC-V。得益于RISC-V本身的簡潔性和模塊化設計，CPU能運行在更高的頻率，帶來更高的性能。因此，基于RISC-V的MCU能讓伺服系統實現更高性能及更高的集成度。

MCU的性能是從兩個維度來衡量的：一個是CPU的性能，一個是外設的性能。CPU主頻類似于速度，對于同一種架構的MCU，主頻越高，MCU的速度就越快。處理器內核架構是影響處理器性能的關鍵因素，先進的架構具有更強大的指令集和更優秀的運算單元，因而擁有更為強大的算力。一般來說，越先進的內核架構，在單位時間內可以執行的指令數和處理數據的數量就越多。MCU的與伺服電機控制相關的外設包括用來采樣電壓和電流的模/數轉換器（ADC）、能產生 PWM 信號的脈沖寬度調制器（PWM）等，這些外設的性能也決定了MCU的性能。

HPM6750就是上海先楫半導體公司開發的采用RISC-V 內核、具有高主頻及創新總線架構的高性能MCU。HPM6750的CPU主頻高達816MHz，模擬外設包括4組共32路精度達2.5ns的PWM、3個12位高速ADC以及1個16位高精度ADC，其性能在市場同類產品中居于領先水平。同時，上海先楫半導體公司還提供基于高性能MCU的各種解決方案，如伺服驅動、PLC、工業網關等，是工業4.0整體解決方案提供者！

▲HPM為工業4.0提供全面的解決方案

解決方案分享

先楫高性能MCU在多軸伺服控制的應用

案例一：三軸伺服運動控制，1分鐘繪制世界地圖

先楫的生態合作伙伴采用先楫半導體超高性能HPM6750開發的三軸伺服數控機床解決方案，以HPM6750作為主控，單芯片實現了三軸伺服電機的運動控制，可以1分鐘繪制世界地圖并延伸至各種三軸伺服結構應用。

在三軸伺服方案中，X軸、Y軸、Z軸協同工作，在伺服控制中接入插補算法，完成世界地圖繪制。下面的視頻演示了在三軸伺服運動控制下繪制世界地圖的過程，不到1分鐘就可繪制一個基本的世界地圖。

三軸伺服方案適用于諸多場景，如枕式包裝機、三軸機械手系統等應用。案例二：單芯片四軸伺服運動控制，更穩、更快、更準在當前的工業應用中，多軸伺服運動控制系統對響應時間、響應速度和穩定性等指標要求越來越高。傳統的四軸伺服運動控制系統多采用模塊化方式集成，以及HMI+Ether CAT/NVUC等控制器+伺服驅動器（由多個組成）的拓撲結構，所掛載的伺服驅動器越多，數據傳輸和處理就越復雜，從而使控制精度、實時性和同步性能受到限制。

▲市面工業應用多軸伺服運動控制系統

先楫合作伙伴采用先楫半導體超高性能HPM6750開發的四軸伺服解決方案以HPM6750作為主控，單芯片實現了HMI與四軸伺服電機的運動控制，穩定性好、響應速度快、控制精度高。

四軸伺服電機運動無需總線通信反饋與交互控制，片內完成所有數據的采集、處理和顯示，對伺服控制和四電機的同步控制效率大大提高。下面的視頻演示了通過UI交互的四軸伺服電機運動。

高性能驅動

HPM6750芯片介紹

HPM6750采用雙RISC-V內核，主頻達816MHz，憑借先楫半導體的創新總線架構、高效的L1緩存和本地存儲器，創下了高達 9220CoreMark和高達 4651 DMIPS 的 MCU性能新紀錄。

除了高算力RISC-V CPU，HPM6700系列產品還創造性地整合了一系列高性能外設，包括支持2D圖形加速的顯示系統、高速USB、千兆以太網、CAN FD等通訊接口，高速12位和高精度16位模數轉換器，面向高性能電機控制和數字電源的運動控制系統。

與ARM Cortex-M家族中性能領先的M7相比，HPM6750的 Coremark/MHz 跑分高出約10%。

▲HPM6750系統框圖

以上為本期分享內容，感謝立功科技·求遠電子提供與先楫聯合開發的應用解決方案。期待后續有更多的干貨內容可以分享給大家，歡迎關注并推薦“先楫半導體HPMicro”及“先楫芯上人”。

審核編輯 ：李倩