電子發燒友網報道（文/黃晶晶）前不久，Microchip推出了dsPIC33A系列數字信號控制器（DSC）。dsPIC33A系列的先進內核采用32位中央處理器（CPU）架構，運行速度為200 MHz，包括雙精度浮點運算單元（DP FPU）和 DSP 指令，適用于許多閉環控制算法中的數值密集型任務。例如實現電機控制、電源、充電和傳感系統卓越的運行效率。此外，dsPIC33A架構設計能提供高性能和精確的實時控制，搭配全面的開發工具生態系統，可簡化和加速設計過程。

系統復雜性增加，需要更高性能的DSC

Microchip特別提到了當前嵌入式系統的復雜性以及高性能的需求，這也是dsPIC33A系列DSC應運而生的重要原因。Microchip MCU16/DSC產品部市場推廣經理Pramit Nandy分析嵌入式系統中有四個關鍵的市場趨勢正在推動對高性能單片機的需求。

一是不斷提高的能效要求，為了因應行業標準和政府法規的需要，在諸如電機控制、電源或是其他系統領域客戶需要優化系統性能。

二是對控制器多功能性的需求，即一個控制器執行多項任務。汽車應用就是一個典型的例子，特別是在熱管理系統中，單個控制器可以管理泵、冷卻風扇、壓縮機和其他執行器等各種組件。這種集成有利于實現更復雜的控制環和優化的系統級架構，從而帶來對更多集成外設的需求。這樣做的好處在于，既能縮減電路板尺寸和節省系統總成本，又能推動對更高性能和更快速外設的需求。

三是對安全性和保護性不斷升級的要求，單片機必須具有專用的安全功能、更大的存儲器和增強的性能。四是日益增加的軟件復雜性，采用更復雜的生態系統以及對基于模型的設計方法不斷增長的需求推動了這一趨勢。

Microchip MCU16/DSC產品部市場推廣經理Pramit Nandy

新一代dsPIC33A系列性能全面提升

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



32位架構：dsPIC33A系列采用工作頻率為200 MHz的32位架構，是對之前16位架構的重大升級。架構的升級對于數字電源、穩健設計和電機控制應用尤其有益。32位架構與雙精度浮點單元（DP-FPU）相結合，可輕松實現基于模型的設計并無縫集成第三方工具，這些工具通常支持32位架構和雙精度，因為它們能夠最大限度地減少變量縮放、降低錯誤可能性并加快開發流程。


雙精度浮點單元（DP-FPU）：通過集成符合IEEE 754-2019標準的DP-FPU，可以實現更精確的計算和更快的循環處理，尤其是在控制算法中。這可降低與變量縮放相關的軟件錯誤風險并提高系統的整體可靠性。


增強的DSP和CPU性能：dsPIC33A DSC現在包含兩個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險。32位工作寄存器進一步提高了性能和分辨率，減少了對變量縮放的需求。附加的現場切換寄存器降低了中斷期間的開銷，縮短了延時，這對于實時應用至關重要。


改進的外設包括具有最高40 MSPS轉換速率的ADC、增益帶寬積（GBW）為100 MHz的運算放大器、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、用于RAM和閃存的糾錯碼（ECC）、在線串行編程（ICSP）寫禁止和安全調試等安全功能進一步增強了系統可靠性。

總之，dsPIC33A系列在處理能力、精度、外設性能和安全功能方面都有了顯著的提升，對于需要高性能和可靠性的應用而言是一種極具競爭力的選擇。

dsPIC33A系列DSC在電機控制領域的應用

在電機控制領域，采用dsPIC33A系列的好處很多。dsPIC33A系列數字信號控制器（DSC）兼具高性能數字信號處理能力和豐富的單片機功能，因此廣泛適用于各類電機控制應用。主要優勢包括具有32位架構和DSP引擎的高性能處理能力，可用于磁場定向控制（FOC）等復雜算法；以及通過雙精度浮點單元（DP-FPU）增強了精度和控制環性能。

要實現精確的電機控制，高分辨率PWM模塊、高速ADC和正交編碼器接口（QEI）等集成外設必不可少。實時控制功能可確保精確的電機速度、轉矩和位置管理，這對于機器人、工業自動化和電動汽車應用至關重要。該系列在存儲器、處理能力和外設方面提供了很高的可擴展性，讓設計人員能夠根據自身的特定需求定制解決方案。

Microchip豐富的軟件庫和開發工具有助于縮短開發時間和產品上市時間，同時在同一硬件平臺上實現各種控制算法的能力可提供設計的靈活性。此外，與使用單獨的單片機和DSP相比，將多種功能集成到單個芯片中進一步提高了dsPIC33A系列的性價比。

助力AI服務器、汽車充電器的數字電源轉換

對于一些電源應用，工作頻率最高為100 MHz的DSC器件（如dsPIC33CK（單核）和dsPIC33CH（雙核））即可滿足當前的需求。不過，AI服務器和汽車充電器等高級應用需要更高效、更精確的電源管理，這推動了對更高性能DSC的需求。

dsPIC33A等更高頻率的DSC每秒可以處理更多指令，從而實現更復雜的算法和更快的響應時間。對于AI服務器等需要精確控制和快速調整的應用而言，這一點至關重要，因為這類應用需要高效管理波動的電源需求并運行功率因數校正、諧振轉換器和同步整流的復雜算法，這些算法是提高數據中心效率的關鍵。

憑借更高的處理能力，DSC可以實現更復雜的控制算法，例如預測控制和自適應濾波。這些算法可以提高電源轉換的效率和穩定性，從而在動態環境下獲得更出色的性能。

增強的處理能力可以實現更好的監控和診斷功能，對于確保AI服務器和汽車充電器等關鍵應用的可靠性和效率，這些功能必不可少。

現在，保護數據中心和汽車電源免遭欺騙和篡改比以往任何時候都更加重要。通過使用非對稱密鑰對和哈希等加密算法實現固件認證和器件身份驗證，可以幫助實現安全目標。不過，這些需求將繼續推動對于控制這些電源的DSC和MCU的存儲器和性能需求。

簡化開發流程

Microchip簡化了解決方案從評估到最終設計的整個采用流程，在專家工程師的支持下加快開發速度并降低早期設計風險。我們的生態系統包括dsPIC33A系列的評估板、優化的MPLAB? XC-DSC C編譯器、各種應用的演示代碼、未來支持基于模型的設計以及用于電機控制、數字電源轉換和其他實時控制應用（如傳感器接口應用）的高級算法。我們還計劃針對dsPIC33A提供全面的功能安全和安全性支持，包括文檔、診斷軟件庫和報告。




產品演進

工業自動化、數字電源轉換、傳感器接口和汽車應用對MCU性能的需求日益增長。在過去的幾十年里，我們不斷改進dsPIC33 DSC系列來滿足這些需求。

從第一代配備30 MHz CPU的dsPIC30F到第四代配備100 MHz CPU的dsPIC33C，我們的產品不斷發展進步。我們添加了眾多功能安全特性，并將閃存容量擴展到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、雙精度浮點單元以及增強的模擬外設和安全功能。Microchip將不斷改進該產品系列，提供更大的存儲容量選項、針對具體應用的高級外設以及增強的安全性和功能安全特性，以滿足不斷變化的需求。