電子發燒友網報道（文/李寧遠）在這個系列裡，我們已經見了不少工業機器人驅動晶片。但這些還遠沒有覆蓋國內龐大的工業機器人需求。隨著國內工業機器人賽道上玩家的增多，機器人廠商，尤其是國內協作機器人廠商都在尋求最適合自己的主控晶片。之前已經列出的系列有打造強大核心的，有配置強大通訊功能的，也有整合先進視覺的，單一決定因素在廠商們這裡已經不復存在，他們往往要考慮到拓展機器人功能以及把控整機成本。
上一期我們著重分析了配置強大工業通訊能力的機器人驅動晶片，這一期我們將再來看看一些市佔率同樣效能也高得嚇人的驅動晶片。
SAM S7x/E7x系列
Microchip的產品組十分豐富，不僅包含PIC、AVR、SAM系列，還有應用於控制不同電機外設的FPGA，國內不少機器人公司就選用了這些系列的產品。拋開用於各類步進、BDC電機的晶片不談，在多軸運動控制上，SAM系列的高效能MCU一直是相當獨特的存在。
（圖源：Microchip）
說它獨特，是因為SAM S70和E70使用了300MHz的Arm Cortex-M7核心，這在多軸控制裡是相對少見的選擇。一般來說，新增DSP資料處理指令的M4已經足夠應付工業機器人多軸運控。如果考慮到拓展功能，添上FPGA也足以應付目前絕大多數工業機器人應用。那選用M7就只剩下一個目的——追求最極致的專案效能。
SAM S70和E70也的確做到了最極致的效能。S70在擁有高主頻的同時擁有高達64 KB緊耦合核心記憶體，可以快速驅動FOC控制。為了實現最極致的速度，S70採用了一對2 Msps雙的取樣12 bit ADC引擎。再加上先進的模擬外設、16 bit PWM與16 bit Timers，S70可以輕鬆地以高效能實現多軸控制與雙電機控制。
E70則和我們上一期的工業通訊主題掛鉤。E70繼承了S70的所有高階效能，並在高效能控制基礎上增加了IEEE-1588乙太網和CAN FD連線選項。為了應對最複雜的實時控制，E70能利用QSPI 介面新增 LAN9252 EtherCAT從控制器，實現基於 EtherCAT 的高效能電機控制也不在話下。
Layerscape多核通訊處理器系列
NXP的運動控制和機器人方案在計算效能、內建連通性、低延遲上積累了豐富的經驗，對於多軸運動控制和機器人應用也是輕車熟路。Layerscape多核通訊系列就是NXP在機器人多軸運控應用上的看家處理器。
（圖源：NXP）
這個系列裡採用了雙核/四核SoC ，有些選取了ARM A53有些則選取了A72，因此在計算效能上毋庸置疑。這個系列裡所有處理器都內建了連線選項，可以實現運動控制和機器人應用所需的低延遲和低抖動。
LS1046A和LS1026A是多核通訊處理器的兩個代表產品。它們將四核（LS1046A）和雙核（LS1026A）64位Arm Cortex-A72與資料包處理加速、高速外設相整合。四個CPU作為一個由四個核心組成的叢集，共享一個2 MB二級快取，具有32 KB一級資料快取和48 KB一級指令快取的單執行緒核心，主頻高達1.8GHz。其中兩個系列所用到的分層互連技術擁有高達700 MHz的工作頻率。
LS1046A令人印象深刻的超過32000 CoreMarks的高效能，可以與10 Gb乙太網、第三代PCIe、SATA 3.0、USB 3.0和QSPI介面配對，適配多軸控制的確再合適不過。除了硬體本身足夠強大，NXP還提供了一個使用Xenomai Linux的實時開源作業系統，增強機器人運動確定性和實時性。
ADI CM4xx系列
ADI的限時同步運動系統具有良好的位置控制精度和低延遲，這在機器人驅動上是非常影響實際體驗的一點。對更高自由度的機器人和更多的機器吞吐量來說，具有更快伺服驅動器響應時間和更精確軸同步的驅控晶片無疑是很吃香的。
（圖源：ADI）
ADI的ADSP-CM4xx混合訊號控制處理器系列採用ARM-Cortex M4處理器核心，整合高精度ADC、數字加速器和濾波器、SRAM和快閃記憶體以及豐富的外設，適配要求高效能實時控制和模擬轉換的機器人多軸控制應用。當然ADI還有很多可以適配工業機器人運控的產品，MCU和DSP都有。
CM4xx系列單論控制，CM407F-A是其中較為亮眼的一個。CM407F混合訊號控制處理器整合雙通道高精度16 bit ADC和一個240MHz M4處理器核心，集成了384KB SRAM儲存器、2MB快閃記憶體、光伏（PV）逆變器控制、電機控制和其他嵌入式控制應用而最佳化的加速器和外設。
核心整合的浮點運算可以支援高階程式設計模型和複雜演算法，雙通道的16 bit ADC則用於高精度的電機閉環控制。ADI的ADC模組就不用多說了，無失碼、11+ ENOB以及轉換速率高達380ns，其效能的強大和領先已經不需要描述了。
為了更好地解決智慧控制問題，CM407F-A多加上了高階PWM和定時器功能，有效提升轉矩波動和電機效能。為了更方便拓展日後的機器人應用，該系列提供了16位非同步儲存器，可連線外接SRAM或FPGA。無論是效能的拔高還是功能的擴充，都進一步提高了工業機器人的智慧驅動能力。
小結
有關工業機器人的運動控制已從最基礎的開/關定速電機發展到機器人技術中複雜的多軸伺服驅動。高效能的機器人驅控晶片層出不窮並且發展更新極快。下一期，我們將細數有哪些國產晶片同樣在大顯身手。
