產(chǎn)研：發(fā)力工控市場(chǎng)，為何各大MCU巨頭紛紛支持 EtherCAT？

HPM6E00系列，來(lái)源：先楫半導(dǎo)體

工業(yè)控制是全球MCU的第二大應(yīng)用領(lǐng)域。這些MCU在PLC控制器、電機(jī)、儀表和工業(yè)機(jī)器人中起關(guān)鍵作用。Statista預(yù)計(jì)全球工業(yè)控制和自動(dòng)化市場(chǎng)將從2022年的2343億美元增長(zhǎng)到2026年的3396億美元，年均增長(zhǎng)率為9.7%。隨著我國(guó)制造業(yè)智能化水平的不斷升級(jí)，數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)械、鋰電設(shè)備、新能源汽車、機(jī)器人等高科技含量的新興產(chǎn)業(yè)逐漸嶄露頭角，MCU作為工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)鍵部件，必然朝向更高算力、更高智能和更低功耗的方向發(fā)展，從而推動(dòng)工控MCU的需求和性能不斷升級(jí)。

長(zhǎng)期關(guān)注工業(yè)控制的朋友大都了解，運(yùn)動(dòng)控制器是運(yùn)動(dòng)控制的大腦，分為PC-Based、專用控制器、PLC三類。其中核心的伺服系統(tǒng)是運(yùn)動(dòng)控制的中樞神經(jīng)和動(dòng)力系統(tǒng)，由伺服驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、編碼器組成，而這三大類都離不開(kāi)高算力MCU的支持。

國(guó)內(nèi)廠商意識(shí)到 EtherCAT 技術(shù)的重要性，逐步尋求獲得 ESC 授權(quán)，以提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力并參與更廣泛的 生態(tài)系統(tǒng)。中國(guó)工業(yè)芯片廠商在獲得ESC授權(quán)方面起步較晚，長(zhǎng)期以來(lái)使用的都是德州儀器、瑞薩、英飛凌等國(guó)外品牌 MCU。即便有些國(guó)內(nèi)芯片廠商宣稱支持 EtherCAT，授權(quán)也非來(lái)自 倍福Beckhoff 官方正版，帶來(lái)技術(shù)支持和軟件更新隱患，影響國(guó)產(chǎn)工控設(shè)備進(jìn)軍海外市場(chǎng)的合規(guī)性。因此，中國(guó)需要擁有自主可控、正牌官方授權(quán)的 EtherCAT 從站控制器的工業(yè)級(jí)高性能 MCU。而這一點(diǎn)，被先楫半導(dǎo)體做到了。

近日，國(guó)產(chǎn)高端MCU代表廠商先楫半導(dǎo)體（HPMicro）推出的新款MCU——HPM6E00，面向工業(yè)自動(dòng)化、新能源及汽車電子三大應(yīng)用領(lǐng)域，已在編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)器、微型逆變器、IMU、ECU和汽車座椅門(mén)控模塊等應(yīng)用中顯示出優(yōu)勢(shì)。該系列提供-40—105℃ Ta選項(xiàng)，滿足工業(yè)級(jí)和車規(guī)級(jí)環(huán)境需求。據(jù)了解，HPM6E00是中國(guó)定義、中國(guó)設(shè)計(jì)、中國(guó)制造、為中國(guó)服務(wù)的產(chǎn)品，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)MCU市場(chǎng)的空白。值得重點(diǎn)關(guān)注的是，作為“國(guó)內(nèi)首款內(nèi)嵌ESC的高性能MCU”， 內(nèi)置倍福授權(quán)的正版EtherCAT ESC IP，解決了IP風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，標(biāo)志著我國(guó)工業(yè)MCU達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

為什么要選擇EtherCAT？

ESC 是 EtherCAT 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的核心芯片組件，為開(kāi)發(fā)者和用戶提供統(tǒng)一接口，廣泛應(yīng)用于EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)、伺服系統(tǒng)等運(yùn)動(dòng)設(shè)備的精確操控。ESC 芯片供應(yīng)商需要授權(quán)，但最終用戶、系統(tǒng)集成商等無(wú)需支付額外授權(quán)費(fèi)用。

EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) 是一種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，最初由德國(guó)的倍福公司（Beckhoff）開(kāi)發(fā)。EtherCAT 具有快速、穩(wěn)定、靈活及向下兼容的特點(diǎn)，自2003年推出以來(lái)，已成為IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和SEMI標(biāo)準(zhǔn)，并在2014年成為中國(guó)國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)。EtherCAT 技術(shù)協(xié)會(huì)（ETG）推廣和研發(fā)這項(xiàng)技術(shù)。

據(jù)了解， EtherCAT 適用于機(jī)器人、機(jī)床、包裝機(jī)械、印刷機(jī)、塑料制造機(jī)器、沖壓機(jī)、半導(dǎo)體制造機(jī)器、試驗(yàn)臺(tái)、測(cè)試系統(tǒng)、抓取機(jī)器、電廠、變電站、材料處理應(yīng)用、行李運(yùn)送系統(tǒng)、舞臺(tái)控制系統(tǒng)、自動(dòng)化裝配系統(tǒng)、紙漿和造紙機(jī)、隧道控制系統(tǒng)、焊接機(jī)、起重機(jī)和升降機(jī)、農(nóng)場(chǎng)機(jī)械、海岸應(yīng)用、鋸木廠、窗戶生產(chǎn)設(shè)備、樓宇控制系統(tǒng)、鋼鐵廠、風(fēng)機(jī)、家具生產(chǎn)設(shè)備、銑床、自動(dòng)引導(dǎo)車、娛樂(lè)自動(dòng)化、制藥設(shè)備、木材加工機(jī)器、平板玻璃生產(chǎn)設(shè)備、稱重系統(tǒng)等領(lǐng)域。特別是在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，全球四大機(jī)器人廠商都采用了EtherCAT總線通訊。

EtherCAT 是最快的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，提供納秒級(jí)精確同步。它能顯著提高應(yīng)用效率，減少處理步驟中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換等待時(shí)間。相較于其他總線系統(tǒng)，EtherCAT 能減少 25%-30% 的 CPU 負(fù)載。在最佳情況下，EtherCAT 性能可以提高精度，獲得更高的吞吐量，并降低成本。

時(shí)間要求苛刻的任務(wù)，降低設(shè)備成本。EtherCAT 不需交換機(jī)或其他有源基礎(chǔ)組件，節(jié)省組件及其安裝、配置和維護(hù)成本。

筆者根據(jù)公開(kāi)資料，總結(jié)了一下EtherCAT 的技及優(yōu)勢(shì)：

EtherCAT 的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，來(lái)源：與非研究院整理

EtherCAT 使配置、檢測(cè)、維護(hù)變得簡(jiǎn)單：自動(dòng)配置地址，無(wú)需手動(dòng)配置。低總線負(fù)載和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的物理層改善抗電磁干擾能力。網(wǎng)絡(luò)可準(zhǔn)確定位潛在干擾，減少故障排除時(shí)間。EtherCAT 出色的性能降低網(wǎng)絡(luò)調(diào)試需求，高帶寬可將 TCP/IP 與控制數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸。無(wú)需使用 MAC 或 IP 地址，不需 IT 專家配置交換機(jī)或路由器。

EtherCAT的運(yùn)行原理，來(lái)源：EGT

EtherCAT 應(yīng)用中，機(jī)器結(jié)構(gòu)決定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>，無(wú)需交換機(jī)或集線器，幾乎無(wú)限數(shù)量的節(jié)點(diǎn)可組成線型、樹(shù)型、星型拓?fù)?/a>及其組合。具備自動(dòng)鏈接檢測(cè)功能，節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)段可在運(yùn)行中斷開(kāi)及重新連接。線型拓?fù)淇梢酝卣篂?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1452071.html">環(huán)形拓?fù)?/a>，實(shí)現(xiàn)線纜冗余。主站設(shè)備僅需第二個(gè)以太網(wǎng)口，而從站設(shè)備已具備冗余功能，因此可在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中進(jìn)行設(shè)備交換。

EtherCAT 的關(guān)鍵在于其節(jié)點(diǎn)對(duì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的處理：每個(gè)節(jié)點(diǎn)讀取并寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀，使得每個(gè)周期通常用一個(gè)數(shù)據(jù)幀實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)刷新，網(wǎng)絡(luò)無(wú)需使用交換機(jī)或集線器。這種方式提高了帶寬利用率和實(shí)時(shí)性，保證了高效的數(shù)據(jù)傳輸和處理。隨著工業(yè)4.0的推進(jìn)，EtherCAT技術(shù)將在工業(yè)自動(dòng)化和智能化領(lǐng)域扮演越來(lái)越重要的角色，成為新一代工業(yè)控制系統(tǒng)的標(biāo)配。其高性能、靈活性和低成本優(yōu)勢(shì)將推動(dòng)其在更多應(yīng)用場(chǎng)景中的廣泛應(yīng)用。

Ethercat的市場(chǎng)現(xiàn)狀？

2020 年 Ethercat 通信協(xié)議控制器成為主流，來(lái)源：睿工業(yè),平安證券研究所

近年來(lái)，中國(guó)政府正在大力推動(dòng)工業(yè)升級(jí)和智能制造，對(duì)高性能通信協(xié)議需求越來(lái)越大。在工業(yè)自動(dòng)化場(chǎng)景下，通訊協(xié)議需要具備實(shí)時(shí)性和高容錯(cuò)率，例如生產(chǎn)線上的電機(jī)協(xié)同工作需近乎實(shí)時(shí)且無(wú)縫對(duì)接。Ethercat 通信協(xié)議憑借其實(shí)時(shí)性、低時(shí)延逐漸取代其它的工業(yè)通信協(xié)議占據(jù)市場(chǎng)份額。先楫半導(dǎo)體創(chuàng)始人兼CEO曾勁濤對(duì)筆者表示，傳統(tǒng)的485通信速度較低，更高的數(shù)據(jù)傳輸速率（如千兆）能夠大幅提升傳輸速度和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，提高效率并降低錯(cuò)誤率。此外，由于串行協(xié)議具有良好的可靠性和實(shí)用性，使得實(shí)時(shí)通訊在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用成為可能。

現(xiàn)場(chǎng)總線、 工業(yè)以太網(wǎng)和無(wú)線的市場(chǎng)份額（來(lái)源：HMS Networks，2024 年）

根據(jù)HMS Networks（2024年）的數(shù)據(jù)，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)正在快速擴(kuò)展，預(yù)計(jì)2024年將增長(zhǎng)7%。工業(yè)以太網(wǎng)在市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，占所有新安裝節(jié)點(diǎn)的71%（去年為68%）。現(xiàn)場(chǎng)總線的使用率從24%下降到22%，無(wú)線技術(shù)略微下降，從8%降到7%。在主要競(jìng)爭(zhēng)者中，PROFINET以23%的新安裝節(jié)點(diǎn)占據(jù)首位，其次是EtherNet/IP，占21%，而EtherCAT的占比為16%。

近年來(lái)EtherCAT節(jié)點(diǎn)數(shù)量增長(zhǎng)情況（來(lái)源：ETG）

2023年，EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)（ETG）報(bào)告全球節(jié)點(diǎn)數(shù)量已達(dá)7700萬(wàn)個(gè)，僅2023年一年就新增了1800萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)。這一增長(zhǎng)基于實(shí)際銷售的EtherCAT芯片數(shù)量，不包括總線模塊中使用的芯片。ETG執(zhí)行董事Martin Rostan指出，盡管半導(dǎo)體危機(jī)和整體經(jīng)濟(jì)環(huán)境的降溫，EtherCAT的增長(zhǎng)仍保持強(qiáng)勁。

EtherCAT技術(shù)由ETG管理和推廣，提供技術(shù)支持并確保兼容性。EtherCAT主站的實(shí)施授權(quán)是免費(fèi)的，但需要保證協(xié)議的兼容性。對(duì)于從站設(shè)備，授權(quán)費(fèi)用已包含在EtherCAT ESC芯片的價(jià)格中。

EtherCAT陣營(yíng)的玩家有哪些？

據(jù)了解，目前市面上的EtherCAT從站方案主要由歐美原廠推出，傳統(tǒng)方案如倍福的ET1100芯片，需要主控+ESC+PHY的組合，成本較高，難以適應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)節(jié)奏。另一種是集成了PHY的ESC方案，如LAN925和AX58100，成本有所降低。第三種是瑞薩n2l、英飛凌等廠商的方案，將主控集成到ESC中，性能逐步提高。

EtherCAT相關(guān)方案及產(chǎn)品類型（部分），來(lái)源：與非研究院整理

任何一個(gè)EtherCAT從站，無(wú)論是IO模塊，還是伺服電機(jī)，都需要ESC來(lái)實(shí)現(xiàn)EtherCAT通信。ESC可分為以下幾種：

ASIC芯片形式的ESC：開(kāi)發(fā)一個(gè)從站需要購(gòu)買一個(gè)ESC，50個(gè)從站需要50個(gè)ESC。比如Beckhoff的ET1100、ET1200；Hilscher的netX500、netX51、netX52、netX100；ADI的TMC8462；HMS的Anybus NP40等。一般形式是一個(gè)微控制器配合一個(gè)ESC，再加上外接的PHY等器件。有些ESC如ET1100在沒(méi)有微控制器作為主控的情況下也可作為一個(gè)簡(jiǎn)單的EtherCAT從站，但只能實(shí)現(xiàn)最基礎(chǔ)的IO點(diǎn)功能。

IP Core形式的ESC：此類ESC以IP Core的形式存在，開(kāi)發(fā)任何數(shù)量的從站只需購(gòu)買一次IP Core即可。如Beckhoff的ET1810/1811/1812（用于Altera FPGA）和ET1851/1816/1817（用于Xilinx FPGA）。這種方式使用FPGA實(shí)現(xiàn)ESC功能，提供高性能和靈活性。

集成了PHY的ESC解決方案：如亞信電子的AX58100、AX58200和AX58400；Microchip的LAN9252、LAN9253和LAN9254。這些方案集成了PHY，降低了成本。

主控集成了ESC：如英飛凌的XMC4300、XMC4800；瑞薩電子的RZ/N2L、RZ/T2M、RX72M等。性能更高。

EtherCAT從站設(shè)備使用價(jià)格低廉的從站控制器芯片（ESC）。ESC可以是ASIC、FPGA，或集成有該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的微控制器。對(duì)于簡(jiǎn)單的EtherCAT從站設(shè)備，甚至無(wú)需額外的微控制器，其輸入輸出可直接與ESC連接。對(duì)于較復(fù)雜的從站設(shè)備，微控制器性能會(huì)略微影響其通信性能，多數(shù)情況下，一個(gè)8位的微控制器就足夠了。授權(quán)需要從EtherCAT的專利方Beckhoff獲得。目前，EtherCAT的從站控制器可以從亞信電子、先楫半導(dǎo)體、Beckhoff、Hilscher、HMS、英飛凌、Innovasic、Microchip、Profichip、德州儀器、ADI（收購(gòu)了Trinamics）、瑞薩電子、Intel及AMD（收購(gòu)了Xilinx）獲取。

盡管EtherCAT廣受歡迎，但獲得倍福公司IP授權(quán)的MCU產(chǎn)品數(shù)量有限。目前，獲得倍福授權(quán)的MCU產(chǎn)品主要來(lái)自歐美廠商，如英飛凌、Microchip、TI和瑞薩電子。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)EtherCAT芯片技術(shù)取得顯著進(jìn)展，市場(chǎng)上出現(xiàn)了新的國(guó)產(chǎn)解決方案，進(jìn)一步推動(dòng)了EtherCAT在中國(guó)的采用。

國(guó)產(chǎn)EtherCAT芯片，來(lái)源：與非研究院整理

近幾年，國(guó)內(nèi)EtherCAT芯片技術(shù)快速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)ESC芯片逐漸出現(xiàn)。除了先楫半導(dǎo)體推出的HPM6E00之外，還有例如亞信電子的AX58100、AX58200和AX58400，中科微的CT1130系列。這些方案降低了成本，提高了性能，增強(qiáng)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?？偟膩?lái)看，無(wú)論是ASIC芯片、IP Core形式的ESC，還是集成了PHY或主控的ESC解決方案，EtherCAT技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用將不斷擴(kuò)大和深化。

HPM6E00為何能成為工業(yè)“芯”標(biāo)桿？

先楫半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁兼市場(chǎng)銷售負(fù)責(zé)人陳丹對(duì)筆者表示，EtherCAT作為最通用和增長(zhǎng)最快的工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議，在中國(guó)和全球擁有大量用戶。中國(guó)正處在產(chǎn)業(yè)升級(jí)和企業(yè)出海的市場(chǎng)發(fā)展需求中，先楫推出的這款市場(chǎng)期待已久的HPM6E00系列產(chǎn)品，集成了高性能和EtherCAT技術(shù)，將為合作伙伴提供更多的資源共享、方案共創(chuàng)和技術(shù)創(chuàng)新合作。

據(jù)介紹，HPM6E00系列產(chǎn)品在高性能MCU與高實(shí)時(shí)性、低延時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)的結(jié)合上實(shí)現(xiàn)了突破，具備高性能運(yùn)動(dòng)控制和高實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)互聯(lián)特性，提供RISC-V雙核、多達(dá)3端口千兆以太路由模塊，支持多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN: Time-Sensitive Networking），支持32路高分辨率PWM輸出、16位ADC、ΣΔ數(shù)字濾波，帶有專業(yè)的編碼器管理模塊、靈活的外部總線和敏捷的硬件電流環(huán)功能，在高精度運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中具備顯著優(yōu)勢(shì)。先楫半導(dǎo)體HPM6E00系列產(chǎn)品致力于將硬件和控制環(huán)路小型化，實(shí)現(xiàn)了高性能MCU與高實(shí)時(shí)性、低延時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)的高度集成，避免了信號(hào)處理過(guò)程中的二次運(yùn)算，提高了整體效率，十分適合用于高性能伺服電機(jī)控制、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等多樣化應(yīng)用中。

為了進(jìn)一步支持開(kāi)發(fā)者，先楫半導(dǎo)體為HPM6E00系列提供了開(kāi)發(fā)板HPM6E00EVK。該開(kāi)發(fā)板具備雙百兆網(wǎng)口，實(shí)現(xiàn)ESC功能，RGMII千兆網(wǎng)口、CAN接口、音頻接口、sigma-delta轉(zhuǎn)換接口、HS USB接口及標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)接口等，可以適配先楫的電機(jī)驅(qū)動(dòng)板。同時(shí)，HPM6E00EVK的FEMC/PPI插槽，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)各類總線接口，并默認(rèn)提供FEMC/PPI子板，能夠?qū)崿F(xiàn)SDRAM和并口的ADC采樣功能。此外，開(kāi)發(fā)板還提供樹(shù)莓派接口和板載調(diào)試接口，方便用戶進(jìn)行調(diào)試，并提供標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口供用戶選擇。這一系列配置極大地方便了開(kāi)發(fā)者的使用，提升了開(kāi)發(fā)效率。

先楫半導(dǎo)體HPM6E00系列產(chǎn)品的上市，標(biāo)志著高性能MCU與高實(shí)時(shí)性工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的完美結(jié)合，能夠賦能行業(yè)客戶在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域大展拳腳，應(yīng)用于高性能伺服電機(jī)控制、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等多樣化領(lǐng)域。

HPM6E00系列，來(lái)源：先楫半導(dǎo)體

HPM6E00產(chǎn)品性能詳解：主頻 600 MHz， RISC-V 雙核， 片上內(nèi)存可達(dá) 2 MB。

實(shí)時(shí)以太網(wǎng)系統(tǒng)：

千兆以太網(wǎng)路由器，支持多達(dá) 3 個(gè)外部端口和 1 個(gè)內(nèi)部端口， 支持時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)。

EtherCAT 從站控制器， 支持多達(dá) 3 個(gè)端口。

增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)：

4 個(gè) 8 通道增強(qiáng)型 PWM 控制器， PWM 調(diào)制精度高達(dá) 100ps。

多種運(yùn)動(dòng)傳感器接口， 包括增量式和絕對(duì)值位置傳感器接口，旋轉(zhuǎn)變壓器接口和磁編碼器接口。

脈沖式位置輸出接口和絕對(duì)值位置輸出接口。

運(yùn)動(dòng)和位置控制單元。

硬件空間矢量變換和閉環(huán)控制單元。

可編程邏輯單元 PLB。

電源系統(tǒng)：

集成高效率 DCDC 轉(zhuǎn)換器和 LDO, 支持系統(tǒng)單電源供電，可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓實(shí)現(xiàn)性能-功耗平衡， 兼顧了電源的靈活性，易用性和效率。

多電源域設(shè)計(jì)，靈活支持各種低功耗模式。

超低功耗待機(jī)。

豐富外設(shè)：

多種通訊接口： 1 個(gè)內(nèi)置 PHY? 的高速 USB，多達(dá) 8 路 CAN/CAN-FD，以及豐富的 UART、SPI、I2C 等外設(shè)。

Σ? 數(shù)字濾波 SDM，包含 SINC 數(shù)字濾波器， 可外接Σ? 調(diào)制器。

4 個(gè) 2MSPS 16 位高精度 ADC，配置為 12 位精度時(shí)轉(zhuǎn)換率可達(dá) 4MSPS，多達(dá) 32 個(gè)模擬輸入通道； 8 個(gè)模擬比較器。

多達(dá) 20 路 32 位定時(shí)器， 5 個(gè)看門(mén)狗和 RTC。

2 個(gè) 8 通道 I2S 和數(shù)字麥克風(fēng)。

HPM6E00片內(nèi)資源及性能，來(lái)源：先楫半導(dǎo)體

除了HPM6E00系列，先楫半導(dǎo)體還推出了高性能RISC-V內(nèi)核通用微控制器HPM5300系列。該系列支持雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算及強(qiáng)大的DSP擴(kuò)展，主頻480MHz，達(dá)到甚至超越國(guó)際主流高性能MCU產(chǎn)品。HPM5300系列是先楫半導(dǎo)體第一款全系列內(nèi)置1MB Flash的產(chǎn)品，同時(shí)內(nèi)置288KB SRAM，避免了低速外部存儲(chǔ)器引發(fā)的性能損失。模擬部分集成16位ADC、12位DAC及運(yùn)放，增強(qiáng)系統(tǒng)精度，配置兩個(gè)八通道的PWM模塊，并引入PLB可編程邏輯單元，實(shí)現(xiàn)豐富、多邏輯的保護(hù)，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

先楫半導(dǎo)體HPM產(chǎn)品系列，來(lái)源：先楫半導(dǎo)體

HPM5300系列具備卓越的通訊能力，提供多種可靈活配置的接口，包括4路CAN-FD、4路LIN、多路UART/SPI/I2C及USB OTG內(nèi)置HS PHY，能夠輕松實(shí)現(xiàn)各種接口類應(yīng)用。為了提高運(yùn)控準(zhǔn)確性，HPM5300系列支持各類位置傳感器，包括光電式、磁感應(yīng)和旋轉(zhuǎn)變壓器，提供靈活的編碼器輸入輸出，兼容總線型、模擬類和脈沖型，支持增量和絕對(duì)編碼器各種輸入輸出信號(hào)形式。該系列產(chǎn)品還支持主流的編碼器通訊協(xié)議，如多摩川、BISS-C、ENDAT、HIPERFACE等。

HPM5300系列在靈活全面的位置反饋支持下，進(jìn)一步提升了運(yùn)控能力。專門(mén)配置的運(yùn)動(dòng)處理單元提供位置預(yù)測(cè)和運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃功能，為主處理器分擔(dān)更多工作量，提升效能。HPM5300系列提供100 LQFP、64 LQFP、48 QFN等封裝，更小的封裝可縮小板級(jí)PCB尺寸，創(chuàng)造更多可能性。HPM5300系列的強(qiáng)大功能和靈活配置，也為開(kāi)發(fā)者提供了更多的選擇和可能性。

生態(tài)伙伴如何看待HPM6E00上市？

先楫半導(dǎo)體的各大生態(tài)合作伙伴代表也紛紛發(fā)聲，為HPM6E00系列的推出站臺(tái)。

“HPM6E00 內(nèi)置德國(guó)倍福公司授權(quán)的正版 EtherCAT 從站控制器 IP，為先楫客戶全面排除了 IP 上的風(fēng)險(xiǎn)。先楫 MCU 是中國(guó)定義、中國(guó)設(shè)計(jì)、中國(guó)制造、為中國(guó)服務(wù)的產(chǎn)品。這款產(chǎn)品填補(bǔ)了國(guó)內(nèi) MCU 市場(chǎng)的空白，也標(biāo)志著我國(guó)工業(yè) MCU 已經(jīng)在達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平?！薄?先楫半導(dǎo)體創(chuàng)始人兼 CEO，曾勁濤

“中國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、 企業(yè)出海，在這樣的市場(chǎng)發(fā)展需求中，我們推出了這款市場(chǎng)期待已久的 HPM6E00，它的一大亮點(diǎn)是集成高性能和EtherCAT 技術(shù)， EtherCAT 作為最通用和增長(zhǎng)最快的工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議在中國(guó)和全球擁有大量的用戶， 先楫會(huì)攜手更多合作伙伴一起進(jìn)行資源共享、方案共創(chuàng)和技術(shù)創(chuàng)新等合作。”

—— 先楫半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁 市場(chǎng)銷售，陳丹（ Danny Chen）

member companies from 75 countries. We're also the fastest growing organization in the world with more than 500 new members in the last 12 months.”

——EtherCAT 技術(shù)協(xié)會(huì)（ETG）全球執(zhí)行董事和主席， Martin Rostan

“這是一款市場(chǎng)上呼喚已久的產(chǎn)品，我們期待 HPM6E00 這款高性能微控制器能夠盡快在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用落地，大放異彩。”

——廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理， 周立功

“三旺通信在工業(yè)領(lǐng)域已深耕 20 余年，我們深刻感知這款產(chǎn)品的發(fā)布在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的意義?！?/p>

——深圳市三旺通信股份有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人，吳健

“ 我們之前就有跟先楫合作， 先楫的產(chǎn)品性能及穩(wěn)定性非常不錯(cuò)。從前年開(kāi)始我們就在找國(guó)內(nèi)具備高主頻、高算力、帶 EtherCAT 接口的芯片， 先楫 HPM6E00 產(chǎn)品剛好滿足需求，幫助我們快速的推出產(chǎn)品。祝賀先楫產(chǎn)品成功上市， 給工業(yè)市場(chǎng)創(chuàng)造更好的選擇。”

—— 深圳顯控科技股份有限公司董事長(zhǎng)， 宋斌

應(yīng)用案例

應(yīng)用分享一：驅(qū)控一體多軸伺服驅(qū)動(dòng)器

Samkoon M9 是一款模塊化可擴(kuò)展 EtherCAT 總線伺服驅(qū)動(dòng)器，整流模塊支持 3-5KW，逆變模塊支持 400W-750W 單雙軸以及1500W 單軸輸出，支持內(nèi)置抱閘繼電器，支持 TYPE-C USB 調(diào)試接口，配合上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)伺服參數(shù)的快速導(dǎo)出導(dǎo)入及曲線波形監(jiān)視。M9 系列伺服以完全國(guó)產(chǎn)自主的 RISC-V 內(nèi)核的 HPM6E80 處理器為主控芯片，HPM6E80 為雙核處理器，每個(gè)核主頻高達(dá) 600MHZ，具有豐富的外設(shè)，采用單顆芯片方案即可實(shí)現(xiàn) EtherCAT 總線伺服系統(tǒng)的應(yīng)用。

方案優(yōu)勢(shì)：

模塊化設(shè)計(jì)，可擴(kuò)展 EtherCAT 總線 PLC 及總線模塊。

逆變軸共母線，能量回饋與能量消耗形成動(dòng)態(tài)平衡，節(jié)省電能。

體積小,功率密度高，4 軸節(jié)省 25%空間，6 軸節(jié)省 35%空間。

內(nèi)置 MOS 控制抱閘通斷，抱閘接線更簡(jiǎn)單。

優(yōu)化硬件設(shè)計(jì)，多軸伺服漏電流小。

可搭配 EtherCAT 總線 PLC 模塊，多軸驅(qū)動(dòng)和驅(qū)控一體同時(shí)覆蓋。

EtherCAT 采用單芯片實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定性更好，成本更優(yōu)。

電流環(huán)刷新頻率 64KHZ，速度環(huán)帶寬 3.1KHZ。合作伙伴：深圳顯控科技股份有限公司

應(yīng)用分享二：多軸伺服驅(qū)動(dòng)方案

NT6E80 是由勁臣電子精心打造的一款高性能多軸伺服驅(qū)動(dòng)方案，核心搭載了國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)的先楫 HPM6E80 RISC-V 雙核處理器， 性能強(qiáng)勁，能夠無(wú)縫支持伺服系統(tǒng)控制、遠(yuǎn)程 IO 管理及工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等多種應(yīng)用場(chǎng)景，展現(xiàn)了卓越的兼容性和靈活性。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)精巧，配備 1 個(gè)輸入與 2 個(gè)輸出的 EtherCAT 端口，輕松駕馭 4 軸電機(jī)的同時(shí)，還內(nèi)置了 8 通道數(shù)字輸入，以滿足多樣化控制需求。為進(jìn)一步適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，南天 NT6E80 還配備了 CAN 總線、RS485 通訊以及 IO-Link 接口，確保了廣泛的設(shè)備互連性。此外，提供的一路千兆以太網(wǎng)接口，為上位機(jī)通訊提供了高速通道，強(qiáng)化了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互能力。

專為嚴(yán)苛工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)，NT6E80 在關(guān)鍵功能上實(shí)施了隔離保護(hù)措施，并全面采用了高標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí)元器件，確保了主板的可靠性和耐用性，是現(xiàn)代智能制造領(lǐng)域中不可或缺的高性能驅(qū)動(dòng)解決方案。

合作伙伴：上海勁臣電子科技有限公司

應(yīng)用分享三：交流伺服驅(qū)動(dòng)平臺(tái)

QM7E 系列伺服采用先楫高性能 HM6E00 芯片，結(jié)合先進(jìn)伺服軟件算法，具備參數(shù)自整定、伺服單參數(shù)調(diào)整、共振抑制等功能， 具備高性價(jià)比、高性能、高可靠性，調(diào)試簡(jiǎn)單易調(diào)整等特點(diǎn)。可以適配多種編碼器協(xié)議，例如 NRZ 協(xié)議，BISS-c 協(xié)議，QMA（莫森自有）協(xié)議等，支持 17/23/25/26 位分辨率編碼器?；谄鋬?yōu)異的性能指標(biāo)和高可靠性設(shè)計(jì)，可應(yīng)用于包括但不限于雕銑雕刻， 激光切割，印刷包裝，紡織機(jī)械，3C 制造，機(jī)床，機(jī)械手機(jī)器人等行業(yè)。

方案特點(diǎn)：

速度控制范圍：1：5000 r/min

速度環(huán)響應(yīng)頻率：3k Hz

速度波動(dòng)：≤ 0.1％

轉(zhuǎn)矩波動(dòng): ≤ 2%

合作伙伴：沈陽(yáng)莫森軟件有限公司

HPM6E00 開(kāi)發(fā)板

HPM6E00 開(kāi)發(fā)板現(xiàn)已在先楫半導(dǎo)體官網(wǎng)正式開(kāi)售，售價(jià)￥498。

HPM6E00EVK 提供雙百兆網(wǎng)口，實(shí)現(xiàn) ESC 功能，RGMII 千兆網(wǎng)口，CAN 接口，音頻接口，sigma-detal 轉(zhuǎn)換接口，HS USB 接口以及標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)接口可以適配先楫的電機(jī)驅(qū)動(dòng)板。同時(shí)HPM6E00EVK? 的FEMC/PPI? 插槽，方便用戶實(shí)現(xiàn)各類總線接口，并默認(rèn)提供FEMC/PPI? 子板，可以實(shí)現(xiàn)SDRAM 和并口的 ADC 采樣功能。此外，還提供樹(shù)莓派接口以及板載的調(diào)試接口可以方便用戶進(jìn)行調(diào)試，同時(shí)也提供標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口供用戶選擇。

供貨信息

HPM6E00 現(xiàn)已提供完整的樣片、開(kāi)發(fā)板和軟件開(kāi)發(fā)包支持。在硬件配套方面，HPM6E00 的開(kāi)發(fā)板購(gòu)買鏈接已在先楫半導(dǎo)體官網(wǎng)

（https://hpmicro.com）上線。6 月 27 日起陸續(xù)發(fā)貨，適配 HPM6E00EVK 的 hpm_sdk v1.6.0 將于 6 月 30 日上線。

HPM6E00 系列已全面量產(chǎn)并可接受大批量訂單。

此外，先楫半導(dǎo)體將會(huì)在上海、深圳等地舉辦 HPM6E00 相關(guān)的線下技術(shù)交流研討會(huì)，敬請(qǐng)關(guān)注先楫半導(dǎo)體（HPMicro）官方微信，獲取更多的產(chǎn)品信息及企業(yè)動(dòng)態(tài)。

總結(jié)：國(guó)產(chǎn)MCU如何在高端市場(chǎng)進(jìn)行突破？

過(guò)去幾年，國(guó)產(chǎn)MCU得益于芯片缺貨，順利的在8位、32位通用MCU市場(chǎng)擴(kuò)展了市場(chǎng)份額。但隨著芯片缺貨結(jié)束，潮水褪去，通用MCU市場(chǎng)重新陷入價(jià)格戰(zhàn)的內(nèi)卷。而在競(jìng)爭(zhēng)不那么激烈的高端市場(chǎng)，依然被國(guó)外龍頭廠商主導(dǎo)。

這其中，工業(yè)自動(dòng)化、新能源和汽車電子是MCU行業(yè)的代表性高端應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)MCU的計(jì)算能力、控制能力和通訊能力提出了非常高的要求。而這個(gè)市場(chǎng)也是國(guó)產(chǎn)MCU需要攻克的最后的堡壘。

筆者認(rèn)為，憑借工業(yè)、汽車領(lǐng)域的多年市場(chǎng)和技術(shù)積累，國(guó)外廠商建立了深厚的護(hù)城河，這部分高端MCU要進(jìn)行替代非常困難，但正因?yàn)槠淅щy，才顯得有價(jià)值，才有機(jī)會(huì)擺脫無(wú)效的低端內(nèi)卷。作為近幾年來(lái)在高端MCU領(lǐng)域嶄露頭角的國(guó)產(chǎn)MCU廠商，先楫半導(dǎo)體一直致力于高性能MCU的研發(fā)，其之前推出的HPM5300就針對(duì)高性能運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行了優(yōu)化。據(jù)筆者了解，倍福對(duì)于EtherCAT的授權(quán)非常謹(jǐn)慎，目前挑選的授權(quán)合作伙伴并不多，需要在不同的細(xì)分領(lǐng)域具有獨(dú)特的特點(diǎn)或優(yōu)勢(shì)的廠商才會(huì)進(jìn)行授權(quán)。

此次先楫的HPM6E00系列獲得EtherCAT授權(quán)，與國(guó)外MCU先進(jìn)廠商站在了同一起跑線上，也標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)MCU在高端市場(chǎng)邁出了趕超國(guó)外同類競(jìng)品的重要一步。隨著工業(yè)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度的需求不斷增加，EtherCAT將進(jìn)一步提升通信速度，以適應(yīng)更高帶寬的應(yīng)用，并增強(qiáng)與其他通信協(xié)議和設(shè)備的兼容性，提供靈活的解決方案。在未來(lái)的工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人等高需求應(yīng)用場(chǎng)景下，相信將會(huì)有越來(lái)越多的MCU廠商加入到EtherCAT的陣營(yíng)之中。