中科億海微基于國產FPGA的電機驅動方案：精準控制，賦能具身智能機器人
在智能化浪潮重塑產業格局的今天，電機驅動控制板正成為高端裝備制造的核心競爭力。作為智能運動控制系統的“神經中樞”，高性能電機解決方案深度賦能工業機器人、智能汽車、無人機、精密醫療設備等戰略領域。中科億海微依托自主研發的國產FPGA芯片，打造出以異構架構與精準控制算法深度融合為特點的智能電機驅動方案，為智能機器人等前沿領域提供精確控制與目標識別的國產化技術底座。
中科億海微研制的國產電機驅動解決方案，是基于其自研的FPGA+ARM核心板+底板，以及FOC電機驅動控制軟件算法，構成的國產電機驅動板原型樣機。核心板+底板的架構設計可以實現固化核心業務，可快速適配工業機器人關節伺服、新能源汽車電驅系統、無人機電驅動系統、智能物流AGV等差異化場景需求。該方案已獲得了來自國內工業控制、軌道交通、能源電力等行業領域合作伙伴的一致認同。隨著智能機器人產業進入爆發期，中科億海微正持續優化其驅動方案的協同控制能力，助力國產智能裝備突破技術困境，構建自主可控的智能制造生態體系。
集智高效，一板適配：實現智能驅動與精準控制，賦能智能電控系統
國產電機驅動板由FPGA+ARM核心板、電源模塊、串口模塊、ADC模塊、CAN模塊、驅動電路模塊和百兆以太網模塊組成。FPGA+ARM核心板作為主控模塊，主要實現適用于各種場景的軟件控制算法；電源模塊，由兩組DC/DC電路構成，主要實現5V和3.3V電壓的輸出；串口模塊，主要實現UART轉Type-C的功能；ADC模塊，主要實現相電壓（電流）的采集功能；CAN模塊，主要實現CAN接口的高速數據傳輸和通信；電路驅動模塊，主要由驅動芯片和MOSFET組成，主要實現輸出電壓和開關頻率的調節、死區時間控制、過流保護、PVDD和GVDD過壓鎖定、過溫提示和鎖定；百兆以太網模塊，主要實現數據傳輸、網絡連接和網絡管理的功能。
圖 國產電機驅動板實物圖
方案特點：
（1）電機驅動板預留100PIN*2板對板接口，具有很大的拓展空間；
（2）包含了豐富的輸入輸出接口，集成了2個百兆網口、CAN、Type-C2UART等通信接口；ABZ編碼器、HALL等反饋接口；
（3）除了常規UVW三項輸出接口，同時還支持PUL、DIR、ENA的步進電機的驅動口；
（4）驅動板自帶16位8通道高精度ADC，支持并口和SPI的數據讀寫方式；
（5）驅動板支持最大60V 10A的功率，同時自帶死區控制和過流檢測。
固化核心異構處理與控制能力：實現國產高集成控制平臺靈活適配
國產電機驅動板的核心板采用FPGA+ARM架構，具有處理器豐富、接口豐富、高速大帶寬等特點，適合異構平臺算法、控制等方面使用。核心板具有256Mbit SDRAM用于數據緩存，與FPGA連接，最大傳輸速率為166MHz，用于FPGA數據緩存。
核心板使用了STM32F407VET6作為計算處理單元，工作頻率最大達168MHz，支持所有ARM單精度數據處理指令和數據類型，具有豐富外設接口，與FPGA之間通過FSMC接口互聯。
核心板FPGA選用中科億海微自主設計的EQ6HL45型FPGA芯片，擴展出42對LVDS線，ARM共有47根數據及控制線，具有一路有源晶振時鐘輸入，頻率為20MHz，對于需要大量IO及豐富總線接口的用戶，此核心板是很好的選擇。同時，FPGA芯片到接口之間走線做了等長處理。
此核心板共擴展出2個高速擴展口，使用2個100Pin的板間連接器和擴展板連接，PIN腳間距為0.8mm，公頭連接器的高度為5mm，與底板的母座連接器配置實現高速數據通信。FPGA擴展IO及ARM與外部通信均通過此兩個連接器與外部連接。核心板長寬高為62mm×52mm×8.5mm（正面高度3.5mm，背面高度5mm），為8層板，板厚1.6mm，適合二次開發。供電為5V直流供電，通過背面擴展口供電。
圖 FPGA+ARM核心板正面（左）及背面（右）
核心板通過“固化硬件平臺+靈活功能擴展”的雙重優勢，縮短用戶研發周期，減少核心板硬件設計和驗證資源投入，提高設計可靠性。通過搭配不同的底板，可以直接開展場景化應用功能開發，助力各行業快速國產化轉化，推動產品快速上市。
國產替代加速產業升級
國產電機驅動板的崛起創新是我國科技產業自主可控發展的一個縮影。隨著技術的不斷進步和應用場景的持續拓展，國產電機驅動板將迎來更廣闊的發展空間。中科億海微作為國內領先的FPGA芯片設計及應用方案開發企業，憑借深厚的技術積累和創新能力，為國內電機驅動領域提供了一種全新的企業自研SoM應用方案，進一步豐富了國內在該領域的技術儲備。國產電機驅動板的推出，為國產電機驅動技術的發展提供了強大的技術支持，將為國內相關產業提供了更具性價比和定制化的解決方案。
關于中科億海微
中科億海微電子科技（蘇州）有限公司，是“可編程芯片與智能微系統”技術領域的高新技術企業，于2017年1月在蘇州發起成立。公司以“可編程邏輯IP核與EDA工具”為技術特色，以FPGA、自適應SoC、可重構計算系統等產品設計與服務為主營業務，是蘇州市姑蘇領軍企業、江蘇省潛在獨角獸企業、國家級專精特新“小巨人”企業、國家高新技術企業。
公司堅持全正向設計技術路線，自主研制具有高可靠性的嵌入式可編程電路IP核、可編程邏輯芯片、EDA軟件與可重構系統，提供具有高性能和自適應計算的行業解決方案和集成電路設計服務，滿足智能制造、現代通信、能源電力、軌道交通、汽車電子、廣電傳媒、數據中心、金融科技、電子政務、醫療器械、測試測量等業務領域的應用需要。
