電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/莫婷婷）隨著工業(yè)4.0、智能制造與能源轉(zhuǎn)型的加速推進(jìn)，工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)MCU提出了新的高要求：不僅須具備強(qiáng)大的運(yùn)算能力以支撐復(fù)雜的控制算法，還需在復(fù)雜環(huán)境下保持穩(wěn)定運(yùn)行，兼顧能效與安全性。

在此背景下，瑞薩電子、納芯微電子、極海半導(dǎo)體相繼發(fā)布重磅新品，以滿足伺服驅(qū)動(dòng)、PLC、光伏儲(chǔ)能、機(jī)器人等關(guān)鍵場(chǎng)景的升級(jí)需求。


瑞薩電子 RA8T2:1GHz Cortex-M85
9月，瑞薩電子發(fā)布其旗艦級(jí)工業(yè)MCU——RA8T2系列，專為高端電機(jī)控制與機(jī)器人應(yīng)用打造。該產(chǎn)品基于1GHz Arm? Cortex?-M85內(nèi)核（可選配250MHz Cortex-M33協(xié)處理器），并集成Arm Helium?技術(shù)，顯著提升DSP與機(jī)器學(xué)習(xí)推理性能，可支持預(yù)測(cè)性維護(hù)等AI功能。

官方介紹，RA8T2在模擬與控制外設(shè)上實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)突破，包括處理能力、接口、存儲(chǔ)等，還專為電機(jī)控制優(yōu)化的功能集。

在處理能力方面，基于Arm?Cortex?-M85處理器以及Arm的Helium?技術(shù)，RA8T2為DSP和ML的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)性能提升，這能夠支持AI功能用于預(yù)測(cè)電機(jī)的維護(hù)需求，有助于減少高昂的停機(jī)成本。

RA8T2配備雙16位ADC（30通道），支持三相電流同步采樣，免除軟件校正；PWM定時(shí)器頻率高達(dá)300MHz，可生成高分辨率互補(bǔ)波形，并自動(dòng)插入死區(qū)時(shí)間；高速比較器與POEG功能可在過(guò)流瞬間關(guān)閉PWM輸出，響應(yīng)速度達(dá)納秒級(jí)。

在通信方面，集成雙千兆以太網(wǎng)MAC、EtherCAT從站、CAN FD（8Mbps）及I3C等接口，全面支持TSN與多協(xié)議工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。此外，多協(xié)議兼容性成為剛需，RA8T2 MCU提供了兩個(gè)帶DMA的千兆以太網(wǎng)MAC、一個(gè)雙端口EtherCAT從站接口，以及其它豐富接口。

尤為關(guān)鍵的是，RA8T2采用1MB高速M(fèi)RAM（磁阻存儲(chǔ)器），寫入速度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)Flash，且具備近乎無(wú)限的擦寫壽命，適用于頻繁數(shù)據(jù)記錄場(chǎng)景。配合256KB TCM緊耦合內(nèi)存，確保實(shí)時(shí)任務(wù)低抖動(dòng)執(zhí)行。該系列已通過(guò)瑞薩FSP軟件包全面支持，加速客戶在無(wú)人機(jī)、協(xié)作機(jī)器人等領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。


納芯微NS800RT113x：200MHz M7內(nèi)核
9月，納芯微電子正式推出NSSine?系列全新實(shí)時(shí)控制MCU——NS800RT113x，面向電機(jī)驅(qū)動(dòng)、工業(yè)電源、電力電子等對(duì)高性能與高實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)苛的應(yīng)用場(chǎng)景。

該系列產(chǎn)品基于Arm? Cortex?-M7內(nèi)核，主頻高達(dá)200MHz，集成自研mMATH數(shù)學(xué)加速核。官方給出數(shù)據(jù)：較于M4 內(nèi)核，M7 內(nèi)核在 DMIPS/Hz 與 CoreMark/Hz 上分別提升 83% 與 49%。

在顯著提升算力的同時(shí)，將高性能M7內(nèi)核MCU的門檻拉至消費(fèi)級(jí)價(jià)格區(qū)間。官方表示，量產(chǎn)后 NS800RT1135-DQNGY2（封裝：QFN32）在1千片采購(gòu)數(shù)量的基礎(chǔ)上，含稅單價(jià)僅需5元人民幣起。

在工業(yè)控制領(lǐng)域，NS800RT113x展現(xiàn)出卓越的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。其內(nèi)置80KB TCM支持CPU同頻0等待訪問(wèn)，并配備128~256KB帶ECC校驗(yàn)的Flash，大幅提升系統(tǒng)可靠性與實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。配合mMATH加速核，可高效處理三角函數(shù)、浮點(diǎn)運(yùn)算等復(fù)雜算法，滿足FOC電機(jī)控制、數(shù)字電源環(huán)路調(diào)節(jié)等高算力需求。

外設(shè)方面，NS800RT113x集成14路高精度PWM，其中2路分辨率高達(dá)80ps，支持多達(dá)8個(gè)比較點(diǎn)配置，實(shí)現(xiàn)快速波形生成與精準(zhǔn)死區(qū)控制；高速ADC采樣率達(dá)4.375Msps，支持雙模組21通道同步采集，適用于多相電流檢測(cè)與故障診斷。此外，片上集成2個(gè)CLB（可配置邏輯模塊），可硬件實(shí)現(xiàn)保護(hù)邏輯與時(shí)序控制，有效減少外部邏輯器件，降低系統(tǒng)成本與復(fù)雜度。

在接口方面，NS800RT113x 系列配備 3 路 UART、2 路 SPI、2 路 I2C 及 1 路 CAN 2.0 接口。

NS800RT113x的推出，標(biāo)志著納芯微在工業(yè)實(shí)時(shí)控制MCU領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步，為國(guó)產(chǎn)高性價(jià)比高性能MCU在工業(yè)自動(dòng)化等核心場(chǎng)景的規(guī)?；瘧?yīng)用提供了有力支撐。

極海APM32F425/427系列：內(nèi)置448KB+4KB SRAM
今年1月，極海推出的工業(yè)級(jí)高性能高性價(jià)比MCUAPM32F402、以及工業(yè)級(jí)基礎(chǔ)拓展型MCUAPM32E030。極海再次完善產(chǎn)品布局，在今年8月發(fā)布了APM32F425/427系列高性能MCU，聚焦伺服驅(qū)動(dòng)、PLC與儲(chǔ)能系統(tǒng)等主流工業(yè)場(chǎng)景。

APM32F425/427系列在算力、Flash訪問(wèn)效率、ADC性能與通信接口方面實(shí)現(xiàn)升級(jí)。產(chǎn)品基于Arm Cortex-M4F內(nèi)核，主頻達(dá)240MHz，CoreMark性能高達(dá)796，F(xiàn)lash支持零等待訪問(wèn)，顯著提升代碼執(zhí)行效率。

APM32F425/427系列提升了存儲(chǔ)訪問(wèn)控制器(FACC)，運(yùn)算性能及代碼執(zhí)行效率得到提升。官方給出數(shù)據(jù)：240MHz運(yùn)行下，非零等待Flash配置Coremark分?jǐn)?shù) 777 （3.24Coremark/MHz），零等待Flash配置Coremark分?jǐn)?shù)796（3.32 Coremark/MHz)。

在模擬性能上，APM32F425/427系列集成高抗噪、高精度ADC，最高支持4Msps的采樣率，支持硬件過(guò)采樣以提升有效位數(shù)；配備多路DAC與比較器，滿足閉環(huán)控制需求。

通信接口極為豐富：除常規(guī)UART、SPI、I2C外，還集成Ethernet、CAN、高速USART、高速SPI、高速Q(mào)SPI、USB OTG等高速通信接口，便于外接FPGA或大容量存儲(chǔ)。產(chǎn)品通過(guò)HBM 4kV ESD防護(hù)與寬壓設(shè)計(jì)（1.8V–3.6V），確保在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。

極海同時(shí)提供QFN48至LQFP144多種封裝，全系列引腳兼容，便于客戶平滑升級(jí)。配套的APM32F427ZG TINY開(kāi)發(fā)板與完整軟件生態(tài)，大幅降低開(kāi)發(fā)門檻。該系列精準(zhǔn)卡位中高端工業(yè)控制市場(chǎng)，成為國(guó)產(chǎn)替代的重要選擇。


M7門檻降低，工業(yè)MCU進(jìn)入“高性能+高性價(jià)比”雙輪驅(qū)動(dòng)時(shí)代
現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備對(duì)MCU的需求已從簡(jiǎn)單的邏輯控制，轉(zhuǎn)向復(fù)雜的多軸協(xié)同、高速數(shù)據(jù)采集與邊緣智能決策。例如，在伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，MCU需在微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)完成電流采樣、PWM波形生成與故障保護(hù)響應(yīng)；在工業(yè)機(jī)器人中，則要求MCU支持高帶寬通信以實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)精準(zhǔn)同步。

從上面的新品看到，隨著工業(yè)設(shè)備小型化、智能化與成本優(yōu)化趨勢(shì)，進(jìn)一步推動(dòng)MCU向“高集成、高可靠、高能效”方向演進(jìn)。

具體來(lái)看，工業(yè)級(jí)MCU需要具備以下特征，一是高主頻與強(qiáng)實(shí)時(shí)性，能夠支持復(fù)雜控制算法與多任務(wù)并行處理。二是高精度ADC與高速PWM，能夠支持微秒級(jí)電流/電壓采樣與納秒級(jí)PWM控制。三是豐富通信接口。四是功能安全與抗干擾能力。五是可擴(kuò)展性與生態(tài)支持，便于快速開(kāi)發(fā)與產(chǎn)品迭代。

隨著供應(yīng)鏈的成熟與全球技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，工業(yè)MCU正從“可用”邁向“好用、易用、智能用”。瑞薩、納芯微、極海三款新品雖定位不同，卻共同指向工業(yè)MCU的核心進(jìn)化方向：更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性、更高的集成度、更優(yōu)的可靠性與更開(kāi)放的生態(tài)。