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極海G32R501數據手冊# 內置FPU,支持 Arm Helium,實時控制 MCU

eeDesigner ? 2025-02-19 13:58 ? 次閱讀

極海G32R501實時控制MCU

基本信息

G32R5系列實時控制MCU搭載Arm v8.1-M架構的Arm? Cortex?-M52內核及自研紫電數學指令擴展單元,支持基于矢量擴充方案(MVE)的Arm Helium^TM^技術,集成高性能感知,控制外設和靈活的外設互聯系統,支持-40°C~105°/125°C的寬環境工作溫度,適用于新能源逆變器、商業電源工業自動化、新能源汽車等廣泛領域。
*附件:G32R501數據手冊 V1.1.pdf
*附件:G32R501 用戶手冊 1.0.pdf
*附件:G32R501 開發板原理圖 V1.0.SchDoc.pdf
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  • 是極海首款基于 Arm? Cortex?-M52 雙核架構的實時控制 MCU。
  • 基于 40nm 先進工藝制程。

性能特點

  • 采用最新 Arm v8.1-M 架構設計的 Arm? Cortex?-M52 雙核 CPU,支持同構雙核并行工作,工作主頻高達 250MHz,實時算力可媲美 800MHz 的 Cortex-M7 內核產品。
  • 內置單/雙精度浮點運算單元(FPU),支持 Arm Helium^{TM}技術。
  • 通過支持自定義數據通路 CDE 接口,可擴展極海自主研發的紫電數學指令擴展單元,大幅縮短數學計算時間、降低 CPU 訪問延時。
  • 增強型存儲空間 RAM 可靈活配置為零等待訪問周期 ITCM 和 DTCM,通過 Cortex-M52 內核的 ACI 功能,可將自定義指令直接納入內核處理,大幅提高運算能力,為電源應用中常用濾波器、補償器、鎖相環等算法提供運算加速。
  • 擁有 6 通道 DMA 模塊,有助于減輕 CPU 負擔,實現更高效數據傳輸。

集成外設

  • 內部集成了 3 個 12 位 ADC(3.45MSPS 采樣率),可準確、高效地采集和處理多個模擬信號,顯著提升系統數據吞吐量和響應速度。
  • 7 個內置 12 位參考 DAC比較器支持跳閘功能,可對輸入電壓電平進行實時監控,確保系統的安全性與穩定性。
  • 7 個增強型捕捉模塊(cap),其中 2 個支持高分辨率捕捉(hrcap)功能,可實現高精度的信號捕獲,適用于高速動態控制場景。
  • 2 個增強型正交編碼器脈沖(qep)模塊支持 CW(順時針)/CCW(逆時針)運行模式,滿足精密電機控制需求,提供高精度的位移和速度測量能力。
  • 4 個Σ-Δ濾波器模塊(sdf)用于提升 ADC 的精度和信噪比,優化信號質量,特別適合高噪聲環境下的模擬信號處理。
  • 內置 16 個 PWM 通道,均支持典型值 150ps 的 HRPWM 輸出,滿足電源應用占空比、開關頻率、移相或死區的高分辨率控制要求。
  • 4 個可編程邏輯單元 FLB,可為電源驅動提供靈活的組合邏輯或時序控制。

安全與可靠性

  • 具備雙代碼安全(DCS)功能,提供全面的安全防護,防止未經授權的訪問和查看片上安全存儲器及其他安全資源,確保數據和系統的機密性與完整性。
  • 具有多重安全增強功能,包括丟失時鐘檢測電路、看門狗定時器寄存器寫保護、糾錯碼(ECC)與奇偶校驗等,以提高運行可靠性和數據完整性。

應用領域

  • 新能源逆變器(微型逆變器、光伏優化器、戶儲逆變器等)。
  • 新能源汽車(車載充電機、直流充電樁、車載壓縮機等)。
  • 商業電源(服務器電源、通信電源、UPS 等)。
  • 工業自動化(伺服控制器機器人變頻器等)。

方案介紹

  • 全數字雙向電源參考方案:采用單顆 G32R501 實時控制雙核 MCU,基于兩相交錯的圖騰柱 PFC 和 LLC 諧振變換器,結合傳統硅 MOSFET,實現兩級變換器雙向軟開關工作,具備高效率、高可靠、高轉換率、低噪聲和高性價比等特點,同時配備全面的輸入/輸出保護和軟啟動功能,適用于通信電源、服務器電源、便攜儲能電源等多種場景。
  • 400W EtherCAT 總線型高壓伺服控制器參考方案:采用雙核并行處理架構設計,支持上位機 ModBus 協議和 EtherCAT 總線協議,可靈活配置 400 余項伺服參數,有效滿足各類定制化工業應用場景需求。
  • 低壓無感雙電機參考方案:支持雙電機無感 FOC 控制,單核條件下僅需 24.8μs 即可對雙電機執行完整電流環控制,內置靜態(電阻、電感、磁鏈)參數辨識、在線電機電阻辨識功能,配置模型參考自適應,PI 自整定,可實現對大多數永磁同步電機的自動控制。

其他

  • 工作溫度覆蓋-40℃~125℃,對電磁環境有更高容忍度,可適應復雜工況環境。
  • 提供了完善的生態開發體系,包括多種庫資源、支持多任務操作系統和軟硬件開發工具,兼容主流 IDE 工具鏈(如 Keil、IAR、Eclipse 等),還有豐富的硬件支持,如評估板、雙電機調試板、EtherCAT 總線調試板等。極海實時控制團隊還能提供快速響應、全面周到的技術支持服務。

在實際應用中,G32R501 已在多個領域展現出卓越性能,例如:

  • 在噴繪寫真行業中,確保噴頭在高速運動中的定位精度,提升生產效率。
  • 工業機器人領域,優越的反應速度和控制精度使得機器人能更好地完成復雜的作業,提高操作靈活性和安全性。
  • 數控機床中,實時反饋機制能夠讓操控人員更好地調節機器狀態,顯著減少故障率,提高工作效率。

極海 G32R501 實時控制 MCU 的推出,旨在從芯片端解決實時控制系統對更高效率、更高功率密度、更高精度和更高可靠性的設計挑戰,助力數字電源產業向更高效率、更高功率密度、低成本發展,推動整個能源體系向綠色、可持續的發展方向轉型。同時,它也為邊緣 AI 在更豐富終端應用產品的應用提供了有力支持,在工業自動化、新能源、汽車電子等領域具有廣泛的應用前景和市場潛力。

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相關資源鏈接

極海G32R501相關參數表格如下

參數詳情
架構基于 Arm? Cortex?-M52 雙核架構
工藝制程40nm
工作主頻250MHz
內置浮點運算單元單/雙精度 FPU
支持的技術Arm Helium^{TM}技術、自定義數據通路 CDE 接口、極海自研紫電數學指令擴展單元
增強型存儲空間配置可靈活配置為零等待訪問周期 ITCM 和 DTCM
DMA 通道數6 通道
ADC 數量及采樣率3 個,3.45MSPS
比較器數量及內置 DAC 位數7 個,12 位
捕捉模塊數量及高分辨率捕捉支持情況7 個,其中 2 個支持高分辨率捕捉(hrcap)
正交編碼器脈沖模塊數量及運行模式支持2 個,支持 CW(順時針)/CCW(逆時針)運行模式
PWM 通道數量及 HRPWM 輸出分辨率16 個,150ps
可編程邏輯單元 FLB 數量4 個
雙代碼安全(DCS)功能具備
安全增強功能丟失時鐘檢測電路、看門狗定時器、寄存器寫保護、糾錯碼(ECC)與奇偶校驗等
工作溫度范圍-40℃~125℃
應用領域新能源逆變器、新能源汽車、商業電源、工業自動化等
方案支持全數字雙向電源參考方案、400W EtherCAT 總線型高壓伺服控制器參考方案、低壓無感雙電機參考方案等
生態開發體系提供多種庫資源、支持多任務操作系統和軟硬件開發工具,兼容主流 IDE 工具鏈(如 Keil、IAR、Eclipse 等),有評估板、雙電機調試板、EtherCAT 總線調試板等硬件支持,以及快速響應、全面周到的技術支持服務
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