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全球制造業(yè)正在經(jīng)歷新一輪數(shù)字化、智能化的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化、智能分析、萬(wàn)物互聯(lián)等功能的需求不斷增加。
根據(jù)IDC 在《全球物聯(lián)網(wǎng)支出指南》中的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，2021年全球物聯(lián)網(wǎng)（企業(yè)級(jí)）支出規(guī)模達(dá)6902.6億美元，并有望在2026年達(dá)到1.1萬(wàn)億美元，五年（2022年-2026年）復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）達(dá)10.7%。
而伺服和變頻器作為推動(dòng)制造業(yè)升級(jí)的主力軍，正在向更精確、更智能的控制系統(tǒng)，更高速、更靈活的工業(yè)通信方式發(fā)展。這些發(fā)展趨勢(shì)也推升了人們對(duì)邊緣端MCU性能的要求，一是需要其更快速、更準(zhǔn)確，以便為分布式系統(tǒng)提供更先進(jìn)高效的處理能力，二是需要其擁有高帶寬、低延遲、豐富且快速的通信接口能力。
因此，在實(shí)時(shí)控制的工業(yè)場(chǎng)景中，系統(tǒng)廠商不止要關(guān)注MCU內(nèi)核的MHz或MIPS，還要關(guān)注總體信號(hào)鏈性能，即通過(guò)片上高速ADC捕獲傳感器的模擬輸入，經(jīng)過(guò)較短的計(jì)算周期，然后控制PWM驅(qū)動(dòng)功率組件，整個(gè)過(guò)程需要更好地滿(mǎn)足應(yīng)用的時(shí)序要求。
圖 | 德州儀器（TI）技術(shù)支持經(jīng)理 盧璟
德州儀器（TI）技術(shù)支持經(jīng)理盧璟表示：“TI的MCU不但可以滿(mǎn)足以上要求，并且TI在設(shè)計(jì)MCU時(shí)，通常以客戶(hù)應(yīng)用正面臨的挑戰(zhàn)為切入點(diǎn)，來(lái)開(kāi)發(fā)MCU產(chǎn)品的各種 IP解決方案?！?/p>
她舉了兩個(gè)例子：在電機(jī)控制方面，TI引入了三角函數(shù)加速器（TMU）來(lái)提升控制環(huán)路性能，并且由于很多客戶(hù)需要為PWM保護(hù)和編碼器使用外部邏輯，所以還設(shè)計(jì)了可配置邏輯塊 (CLB) ，來(lái)提供靈活的邏輯控制能力。在工業(yè)通信方面，TI設(shè)計(jì)了工業(yè)通信子模塊（ICSS）來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的多協(xié)議通信方案等。
應(yīng)用層面的“好用”源于芯片層面的創(chuàng)新，TI在工業(yè)實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域主推 C2000? 系列和Sitara? AM2x系列MCU，這兩個(gè)系列都在更新迭代中不斷突破自我。
C2000?系列產(chǎn)品采用了C28內(nèi)核，內(nèi)置Flash；AM2x系列產(chǎn)品采用了Arm Cortex-R5F實(shí)時(shí)內(nèi)核，外置flash，并擁有更高的片上SRAM，支持以太網(wǎng)通信以及多種工業(yè)總線通信協(xié)議。這兩個(gè)系列產(chǎn)品共同的特點(diǎn)是集成了相同功能的增強(qiáng)高速ADC，高分辨率PWM等實(shí)時(shí)控制IP，客戶(hù)可以根據(jù)自身對(duì)處理能力、存儲(chǔ)器、ADC/PWM數(shù)量、通信種類(lèi)等方面的需求選擇合適的產(chǎn)品。
根據(jù)盧璟的介紹，當(dāng)C2000?系列迭代到第三代產(chǎn)品時(shí)，TI著重提高了產(chǎn)品的整體性能，其中包括更準(zhǔn)確的16位ADC，Σ-Δ濾波器，總體CPU性能更是達(dá)到了最高925MIPS，并可支持64位浮點(diǎn)運(yùn)算，此外還配備更多片上閃存、SRAM、可配置邏輯塊 (CLB)，以及針對(duì)功能安全提升的軟硬件支持等等。
而AM2x系列是TI全新的基于ARM核的實(shí)時(shí)控制MCU，該產(chǎn)品兼具處理器級(jí)的高性能和MCU的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易性，可應(yīng)用于需要強(qiáng)大的計(jì)算能力、實(shí)時(shí)控制、工業(yè)通信等場(chǎng)景中。
前面提到了以太網(wǎng)通信，我們知道EtherCAT是目前國(guó)內(nèi)伺服和變頻產(chǎn)品采用的主流工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。從選型的角度出發(fā)，TI推薦C2000?的F2838X系列產(chǎn)品用于EtherCAT相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。如果想要支持更多的協(xié)議，則TI推薦采用AM2x系列產(chǎn)品，它可以全面支持 Ethernet/IP、EtherCAT、Profinet、IO-Link主站和千兆以太網(wǎng)等常見(jiàn)協(xié)議。
值得一提的是，TI的客戶(hù)可享受一站式采買(mǎi)體驗(yàn)，并從 TI 的 SDK 獲得預(yù)集成的協(xié)議棧，無(wú)需擔(dān)心第三方支持的額外成本。除了直接來(lái)自 TI 的協(xié)議外，客戶(hù)也可靈活使用他們自帶的或來(lái)自第三方的協(xié)議。
對(duì)此，盧璟表示：“TI 會(huì)持續(xù)關(guān)注工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，例如當(dāng)下備受關(guān)注的TSN等，不斷豐富TI產(chǎn)品對(duì)協(xié)議種類(lèi)的支持?！?/p>
當(dāng)然，除了以上提到的這些，為了降低設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性，TI還提供了MCU配套的評(píng)估工具以及包含豐富驅(qū)動(dòng)代碼與樣例庫(kù)的SDK軟件幫助客戶(hù)快速開(kāi)發(fā)，例如C2000 motor control SDK就包含了TI最新的電機(jī)控制庫(kù)和工程，TI.com也提供完善的產(chǎn)品在線培訓(xùn)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，名為MCU+ Academy。
此外，TI官網(wǎng)上還專(zhuān)門(mén)開(kāi)辟了design resource資源庫(kù)，方便客戶(hù)快速獲取系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)方案。針對(duì)工業(yè)實(shí)時(shí)控制和多協(xié)議的應(yīng)用，盧璟推薦了2個(gè)參考設(shè)計(jì)，分別為： AM243x Industrial Ethernet and MD Demo: 連接并控制工廠車(chē)間，Servo Reference Design。
