智能工業(yè)革命正席卷 XMOS展示超強控制方案

一場智能工業(yè)革命正席卷工業(yè)控制領(lǐng)域，業(yè)界對馬達控制要求正在快速增長。馬達控制是MCU應(yīng)用的一項重要領(lǐng)域，可說是服務(wù)于我們工作與生活各個面向，而且它還占據(jù)了能源消耗中最大的一部分，所以如何實現(xiàn)馬達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)暴及馬達本身設(shè)計的不斷優(yōu)化，及其帶來相應(yīng)的控制方式也在轉(zhuǎn)變，這讓馬達控制器對性能的需求不斷攀升。馬達控制臨諸多挑戰(zhàn)，同時也是巨大的市場新機遇，如何把握顯得很有必要，下面我們來看看XMOS是如何積極應(yīng)對的。

工控智能化是大趨勢，工業(yè)型機器人應(yīng)用前景看好，因此在機器人馬達控制中擔當重任的MCU將可明顯受惠?，F(xiàn)階段，機器手臂已開始在智能工廠的產(chǎn)線上發(fā)揮著重要的功能，其可取代人工進行焊接、涂裝及裝配等流程，達到更經(jīng)濟、快速和準確完成標準的常規(guī)作業(yè);而隨著機器手臂日益受到重視，在機器手臂馬達控制中擔當重任的微控制器，將會有一個非常巨大的市場前景。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個馬達，實現(xiàn)了完美的多軸控制，而且各馬達之間的協(xié)調(diào)非常和諧，體現(xiàn)的是XMOS產(chǎn)品超強的控制能力。

由于機器手臂，通常涉及多種運作機制，彼此雖各司其職但也要互相協(xié)調(diào)，因此內(nèi)建于機器人中的控制器或處理器身負重任。而且機器人系統(tǒng)的自由度(Degrees of Freedom， DOF)高低取決于移動關(guān)節(jié)數(shù)目，關(guān)節(jié)數(shù)愈多，自由度越高，位移精準度也愈出色，然所須使用的馬達數(shù)量就相對較多;換言之，愈精密的工業(yè)型機器人，其內(nèi)建的馬達數(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個高精度馬達是一大突破。

會跳舞的蜘蛛：一顆芯片控制26個馬達

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32位的高性能多核事件驅(qū)動處理器件。既可以完成像MCU的控制功能，也可以實現(xiàn)像FPGA的標準時序，更能滿足像DSP的復(fù)雜數(shù)據(jù)運算處理?？芍^集MCU、FPGA和DSP的特點于一身。xCore以及其獨特的架構(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特有的組合，它將并行多任務(wù)、執(zhí)行時間可確定的性能，與一個豐富的軟件定義外部設(shè)備庫所提供的支持結(jié)合在一起，從而能夠滿足具體設(shè)計需求。這就使得xCore多核微控制器成為了音頻、汽車、消費性產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品中，要求嚴苛的嵌入式應(yīng)用的理想選擇。

此外，我們也注意到在很多場合，用戶希望把一些系統(tǒng)控制的功能與馬達控制的功能放在一顆芯片里實現(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)客戶需要進行定制化操作，方便擴展，可以添加ARM等其他內(nèi)核，即將多核中的其中一個核安放客戶需要的核。而且xCore最新架構(gòu)的提出、開發(fā)的簡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。

XMOS亞太區(qū)銷售總監(jiān)李錦龍則表示，現(xiàn)在XMOS已經(jīng)和包括曉龍國際、周立功、駿龍科技在內(nèi)的主流代理商合作，共同推動XMOS產(chǎn)品在中國市場的普及。據(jù)了解，現(xiàn)在一些中國廠商基于XMOS公司技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)的一些極富創(chuàng)新的成果，在國際上得到了廣泛的認可，比如OPPO在其諸如屢獲大獎的BDP-105D通用發(fā)燒級3D藍光播放機等產(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)支持的異步音頻時鐘，它可通過專用USB DAC輸入來支持DSD格式，包括標準速率DSD(DSD64)和雙倍速率DSD(DSD128或DSD2x)，從而提供了無抖動(噪聲)的操作和卓越的音質(zhì)。

工控領(lǐng)域?qū)刂菩?、精準度的要求正不斷提升，高精度的機器人不但需要高效電機，更為重要的是伺服控制系統(tǒng)。伺服控制系統(tǒng)就像是一個智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，其中的控制芯片非常重要，通過控制芯片能夠更好地提高馬達控制的使用效率以實現(xiàn)節(jié)能的要求，是也當前市場一項主要的挑戰(zhàn)。XMOS能夠有效滿足工控對智能化、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)，而且通過軟件定義外圍器件能夠大量節(jié)省外圍器件及板級空間，基于C語言的編程環(huán)境，則能夠幫助設(shè)計工程師快速進入設(shè)計狀態(tài)，并支持各類IP的下載使用，減少開發(fā)周期。

值得一提的是，XMOS公司還將大力進軍汽車電子市場，并推出一系列獲得AEC-Q100標準認證的xCORE多核微控制器產(chǎn)品。首先是因為xCORE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和駕駛員輔助到動力系統(tǒng)控制等等多種應(yīng)用。其次是由于XMOS獲得AEC-Q100標準認證，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苛的應(yīng)用。

而據(jù)國際機器人聯(lián)合會(IFR)的數(shù)據(jù)預(yù)測，2014年中國將成為全球最大的機器人市場，到2015年中國國內(nèi)工業(yè)機器人年供應(yīng)量將超過2萬臺，保有量將超過13萬臺。而且近年來，我國政府相關(guān)機構(gòu)相繼出臺了一系列文件，旨在加強對工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的扶持。未來，工業(yè)機器人將在汽車產(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)自動化風(fēng)潮的順風(fēng)車快速成長。