智能工業(yè)革命正席卷 XMOS展示超強(qiáng)控制方案

一場(chǎng)智能工業(yè)革命正席卷工業(yè)控制領(lǐng)域，業(yè)界對(duì)馬達(dá)控制要求正在快速增長(zhǎng)。馬達(dá)控制是MCU應(yīng)用的一項(xiàng)重要領(lǐng)域，可說(shuō)是服務(wù)于我們工作與生活各個(gè)面向，而且它還占據(jù)了能源消耗中最大的一部分，所以如何實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的高效控制非常重要。而隨著智能工業(yè)刮起工業(yè)4.0風(fēng)暴及馬達(dá)本身設(shè)計(jì)的不斷優(yōu)化，及其帶來(lái)相應(yīng)的控制方式也在轉(zhuǎn)變，這讓馬達(dá)控制器對(duì)性能的需求不斷攀升。馬達(dá)控制臨諸多挑戰(zhàn)，同時(shí)也是巨大的市場(chǎng)新機(jī)遇，如何把握顯得很有必要，下面我們來(lái)看看XMOS是如何積極應(yīng)對(duì)的。

工控智能化是大趨勢(shì)，工業(yè)型機(jī)器人應(yīng)用前景看好，因此在機(jī)器人馬達(dá)控制中擔(dān)當(dāng)重任的MCU將可明顯受惠?，F(xiàn)階段，機(jī)器手臂已開(kāi)始在智能工廠的產(chǎn)線上發(fā)揮著重要的功能，其可取代人工進(jìn)行焊接、涂裝及裝配等流程，達(dá)到更經(jīng)濟(jì)、快速和準(zhǔn)確完成標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)作業(yè);而隨著機(jī)器手臂日益受到重視，在機(jī)器手臂馬達(dá)控制中擔(dān)當(dāng)重任的微控制器，將會(huì)有一個(gè)非常巨大的市場(chǎng)前景。XMOS首席執(zhí)行官Nigel Toon表示，XMOS公司非常看好工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展，XMOS的產(chǎn)品也非常適合應(yīng)用在工控領(lǐng)域，此次展示的能夠跳舞的蜘蛛，靠一顆芯片控制了26個(gè)馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)了完美的多軸控制，而且各馬達(dá)之間的協(xié)調(diào)非常和諧，體現(xiàn)的是XMOS產(chǎn)品超強(qiáng)的控制能力。

由于機(jī)器手臂，通常涉及多種運(yùn)作機(jī)制，彼此雖各司其職但也要互相協(xié)調(diào)，因此內(nèi)建于機(jī)器人中的控制器或處理器身負(fù)重任。而且機(jī)器人系統(tǒng)的自由度(Degrees of Freedom， DOF)高低取決于移動(dòng)關(guān)節(jié)數(shù)目，關(guān)節(jié)數(shù)愈多，自由度越高，位移精準(zhǔn)度也愈出色，然所須使用的馬達(dá)數(shù)量就相對(duì)較多;換言之，愈精密的工業(yè)型機(jī)器人，其內(nèi)建的馬達(dá)數(shù)量愈多，也意味著控制器或處理器的數(shù)量將相應(yīng)增加。此次XMOS用一顆芯片控制26個(gè)高精度馬達(dá)是一大突破。

會(huì)跳舞的蜘蛛：一顆芯片控制26個(gè)馬達(dá)

XMOS首席執(zhí)行官Nigel Toon

據(jù)Nigel Toon的透露，xCore是XMOS公司提出的一種新型架構(gòu)，是一個(gè)32位的高性能多核事件驅(qū)動(dòng)處理器件。既可以完成像MCU的控制功能，也可以實(shí)現(xiàn)像FPGA的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序，更能滿足像DSP的復(fù)雜數(shù)據(jù)運(yùn)算處理?？芍^集MCU、FPGA和DSP的特點(diǎn)于一身。xCore以及其獨(dú)特的架構(gòu)，可以完成普通MCU所不能完成的事情。其帶有Hardware-Response™功能的、多樣化的xCORE™多核微控制器提供了一個(gè)特有的組合，它將并行多任務(wù)、執(zhí)行時(shí)間可確定的性能，與一個(gè)豐富的軟件定義外部設(shè)備庫(kù)所提供的支持結(jié)合在一起，從而能夠滿足具體設(shè)計(jì)需求。這就使得xCore多核微控制器成為了音頻、汽車、消費(fèi)性產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品中，要求嚴(yán)苛的嵌入式應(yīng)用的理想選擇。

此外，我們也注意到在很多場(chǎng)合，用戶希望把一些系統(tǒng)控制的功能與馬達(dá)控制的功能放在一顆芯片里實(shí)現(xiàn)，XMOS公司領(lǐng)先的多核微處理器技術(shù)、可配置XCore™多核微控制器就能夠有效滿足客戶所需。甚至可以根據(jù)客戶需要進(jìn)行定制化操作，方便擴(kuò)展，可以添加ARM等其他內(nèi)核，即將多核中的其中一個(gè)核安放客戶需要的核。而且xCore最新架構(gòu)的提出、開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)便程度和高安全的保密性，為產(chǎn)品的創(chuàng)新和安全的提供了參考，并打造與傳統(tǒng)微處理器器件方案不同的優(yōu)勢(shì)。

XMOS亞太區(qū)銷售總監(jiān)李錦龍則表示，現(xiàn)在XMOS已經(jīng)和包括曉龍國(guó)際、周立功、駿龍科技在內(nèi)的主流代理商合作，共同推動(dòng)XMOS產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)的普及。據(jù)了解，現(xiàn)在一些中國(guó)廠商基于XMOS公司技術(shù)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一些極富創(chuàng)新的成果，在國(guó)際上得到了廣泛的認(rèn)可，比如OPPO在其諸如屢獲大獎(jiǎng)的BDP-105D通用發(fā)燒級(jí)3D藍(lán)光播放機(jī)等產(chǎn)品中采用了XMOS的xCORE高清晰度USB音頻解決方案。XMOS的xCORE USB音頻解決方案已經(jīng)被證明可以提供最高質(zhì)量的USB音頻，借助xCORE技術(shù)支持的異步音頻時(shí)鐘，它可通過(guò)專用USB DAC輸入來(lái)支持DSD格式，包括標(biāo)準(zhǔn)速率DSD(DSD64)和雙倍速率DSD(DSD128或DSD2x)，從而提供了無(wú)抖動(dòng)(噪聲)的操作和卓越的音質(zhì)。

工控領(lǐng)域?qū)刂菩?、精?zhǔn)度的要求正不斷提升，高精度的機(jī)器人不但需要高效電機(jī)，更為重要的是伺服控制系統(tǒng)。伺服控制系統(tǒng)就像是一個(gè)智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其中的控制芯片非常重要，通過(guò)控制芯片能夠更好地提高馬達(dá)控制的使用效率以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的要求，是也當(dāng)前市場(chǎng)一項(xiàng)主要的挑戰(zhàn)。XMOS能夠有效滿足工控對(duì)智能化、高精度、低延遲的要求，而且功耗不高。

另外，XMOS多樣化的可配置xCORE®多核微控制器使工程師能夠完全用軟件定義的方式，面向其應(yīng)用需求去創(chuàng)建真正所需的硬件系統(tǒng)，而且通過(guò)軟件定義外圍器件能夠大量節(jié)省外圍器件及板級(jí)空間，基于C語(yǔ)言的編程環(huán)境，則能夠幫助設(shè)計(jì)工程師快速進(jìn)入設(shè)計(jì)狀態(tài)，并支持各類IP的下載使用，減少開(kāi)發(fā)周期。

值得一提的是，XMOS公司還將大力進(jìn)軍汽車電子市場(chǎng)，并推出一系列獲得AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的xCORE多核微控制器產(chǎn)品。首先是因?yàn)閤CORE架構(gòu)是諸多車載應(yīng)用的理想構(gòu)件，可適用于從車載信息娛樂(lè)和駕駛員輔助到動(dòng)力系統(tǒng)控制等等多種應(yīng)用。其次是由于XMOS獲得AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，表明XMOS產(chǎn)品的質(zhì)量及穩(wěn)定性能夠滿足汽車電子等要求極為嚴(yán)苛的應(yīng)用。

而據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，2014年中國(guó)將成為全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)，到2015年中國(guó)國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人年供應(yīng)量將超過(guò)2萬(wàn)臺(tái)，保有量將超過(guò)13萬(wàn)臺(tái)。而且近年來(lái)，我國(guó)政府相關(guān)機(jī)構(gòu)相繼出臺(tái)了一系列文件，旨在加強(qiáng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的扶持。未來(lái)，工業(yè)機(jī)器人將在汽車產(chǎn)業(yè)、通信電子、金屬制品、化工塑料、家電行業(yè)等有較為廣泛及深入的應(yīng)用，而XMOS亦可望搭上此波工業(yè)自動(dòng)化風(fēng)潮的順風(fēng)車快速成長(zhǎng)。