瑞薩MCU如何為電機控制系統增加更多價值?

摘要

了解全新RA8T1 Arm Cortex-M85電機控制MCU如何通過行業領先的性能和優化的功能為電機控制系統帶來附加值。

Takaaki Togo

Sr. Principal Product Marketing Specialist

如今，電機控制系統需要更高的性能、更低的功耗和更多的功能，包括智能操作。除了精確的電機控制外，系統還需要能夠同時執行應用程序、與其他設備通信以及檢測操作異常。此外，這些系統需要安全設計以及網絡連接的安全措施。

為了幫助設計人員滿足這些要求，瑞薩在32位RA微控制器家族中新開發了RA8T1電機控制MCU產品群。RA8T1器件采用最新的高端Cortex-M類內核，可實現精確的電機控制，并有助于提高整體系統能效。除了性能之外，RA8T1還提供豐富的優化特性，使設計人員能夠在其系統中拓展附加功能。將優化的電機控制產品線擴展到滿足低端到高端電機系統需求的產品線，并利用通用的開發工具和軟件，實現設計的可擴展性。

RA8T1 MCU基于Arm Cortex-M85內核構建，工作頻率高達480MHz，提供高達2MB閃存和1MB SRAM（包括TCM）的大內存選項、支持互補PWM輸出的16位/32位定時器、12位ADC（包括3通道采樣和保持）、以及用于電機控制的高速模擬比較器。連接功能包括以太網MAC、CAN FD、USB 2.0全速模塊、SD/MMC主機接口和I3C。此外，Armv8.1-M 架構支持 Helium 技術，可顯著提高AI/ML計算性能，并支持Pointer AuthentiCation和Branch Target Identification（PACBTI）和TrustZone以增強安全性。

RA8T1的一個關鍵優勢是其高性能。使用無傳感器磁場定向控制（FOC）示例代碼時，RA8T1的電機控制處理時間約為現有Cortex-M33產品的三分之一。而且通過使用TCM可以在RA8T1中進一步最大化Cortex-M85的卓越性能。請參見圖2。

圖2 Motor Control Performance Benchmark

通過以這種方式壓縮電機控制的處理時間，可以在終端系統中拓展其他功能。例如，讓我們看一個預測性維護示例。該演示使用瑞薩電子e-AI軟件，通過256次快速傅里葉變換（FFT）轉換分析了A/D轉換器捕獲的電機電流，并使用TensorFlow Lite作為推理引擎檢測電機行為中的異常情況。在此過程中，由于RA8T1支持Helium技術，因此實現的推理時間比現有Cortex-M7器件快5.3倍，可以更有效地執行。

圖3 Motor Control Predictive Maintenance Demo

圖4 Inference Time Benchmark

除了預測性維護外，RA8T1還可以為系統添加更多功能，例如網絡連接、安全功能、安全性等。

利用上述特性，RA8T1適用于工業自動化、樓宇自動化、智能家居、消費類產品和醫療設備等廣泛市場的電機/逆變器控制系統。

工業自動化

交流驅動器/通用逆變器

線型輸送機

AGV自動導引車/AMR自主移動機器人

壓縮機

樓宇自動化

HVAC

太陽能逆變器

電梯

泵

風扇

智能家居

空調

洗衣機

冰箱

洗碗機

IH電飯煲

吸塵器

消費產品

無人機

電動自行車

割草機

電動工具

醫療產品

CPAP機器

CT掃描儀

臨床設備

與所有RA MCU一樣，RA8T1系列支持瑞薩靈活配置軟件包（FSP）以及廣泛的開發環境，包括MCK-RA8T1電機控制評估套件、示例代碼、QE for Motor和Renesas Motor Workbench。

瑞薩電子(TSE: 6723)

科技讓生活更輕松，致力于打造更安全、更智能、可持續發展的未來。作為全球微控制器供應商，瑞薩電子融合了在嵌入式處理、模擬、電源及連接方面的專業知識，提供完整的半導體解決方案。成功產品組合加速汽車、工業、基礎設施及物聯網應用上市，賦能數十億聯網智能設備改善人們的工作和生活方式。