聊過了那么多一流國際大廠的機器人驅(qū)控芯片，我們終于將視線調(diào)轉(zhuǎn)回國內(nèi)半導(dǎo)體廠商。目前看來，長于控制的MCU仍然是國內(nèi)機器人廠商最先考慮的選擇，也是國內(nèi)半導(dǎo)體廠商做機器人應(yīng)用最多的一塊領(lǐng)域。畢竟在單個工業(yè)機器人中內(nèi)建的控制器平均約有八成為MCU，剩下的才是MPU、DSP等高效能處理元件。

首先，在機器人應(yīng)用這個市場潛力大并且利潤較高的領(lǐng)域，驅(qū)動芯片大頭仍然是之前我們提到的那些品牌，但“國產(chǎn)替代”也的確為國內(nèi)MCU廠商創(chuàng)造了大好的商機。國內(nèi)不少MCU廠商以ARMCortex-M4系列為代表的產(chǎn)品打入了機器人市場，并且在成本周期等多重因素的影響下受到各個機器人廠商的青睞，國內(nèi)機器人驅(qū)動芯片的增長空間依然很大。那我們就從國產(chǎn)機器人應(yīng)用的MCU看起。

兆易創(chuàng)新GD32F4

兆易創(chuàng)新的GD32系列在諸如工業(yè)控制、電機驅(qū)動領(lǐng)域已經(jīng)有很多應(yīng)用了，整個系列有M3的內(nèi)核、M4的內(nèi)核、M23的內(nèi)核以及RISC-V內(nèi)核。這里我們選取GD32Cortex-M4內(nèi)核的GD32F4系列產(chǎn)品，相較眾多國際廠商的M4內(nèi)核產(chǎn)品性能如何。

（圖源：兆易創(chuàng)新）

如上圖所示，GD32F4系列屬于增強系列，168MHz的高主頻，3MB的閃存與192KB的SRAM。STM32F4系列里的高性能產(chǎn)品主頻170MHz，閃存2MB，SRAM為384KB，對比之下GD32F4系列性能絲毫不遜色。GD32F4系列融合了兆易創(chuàng)新先進的專利gFlash存儲器技術(shù)，存儲器配置上有著極高的設(shè)計靈活度。

GD32F4系列內(nèi)核包含一個浮點運算器（FPU），用于提高單精度浮點運算速度。此內(nèi)核可執(zhí)行全套DSP指令并支持所有ARM單精度指令和數(shù)據(jù)類型，還配備了MPU和強大的跟蹤能力滿足高級調(diào)試的要求。外設(shè)接口同樣很豐富，GD32F4系列支持連接到兩條APB總線的增強型I/O口和各種片內(nèi)外設(shè)。標(biāo)準(zhǔn)的通信接口配置不在話下，還有一些高級通信接口該系列也都做進去了，包括SPI、I2C、USART、USB2.0OTGFS和CAN。

作為增強型高性能系列，為了滿足工業(yè)級別的應(yīng)用，GD32F4系列配備高達3個12bit1MspsADC、10個通用16位定時器和1個PWM高級定時器。高性能與豐富外設(shè)這個系列是做到了，剩下的就是盡可能降低功耗，這也是所有MCU的重中之重。GD32F4系列具有三種省電模式，可針對低功耗應(yīng)用實現(xiàn)喚醒延遲和能耗之間的最大限度優(yōu)化，盡可能兼顧高性能和低功耗。

國民技術(shù)N32G455

國民技術(shù)基于ARMCortex-M系列32位處理器內(nèi)核，結(jié)合SoC芯片研發(fā)技術(shù)積累，打磨出了高集成度、高性能、低功耗MCU產(chǎn)品。N32G455系列是國民技術(shù)通用MCU的增強型產(chǎn)品系列。

（圖源：國民技術(shù)）

N32G455系列采用32位ARMCortex-M4內(nèi)核,主頻144MHz，支持浮點運算和DSP指令,擁有512KB片內(nèi)FLASH和144KB的SRAM。與前者相比存儲的確不是這個系列主攻的方向，高集成性才是。多達17個高性能模擬器件,18個數(shù)字通訊接口，還內(nèi)置了10余種密碼算法硬件加速引擎，支持存儲加密、用戶分區(qū)保護、安全啟動等多種安全特性。安全的高集成性是N32G455系列的特色。

豐富的集成性還體現(xiàn)在模擬外設(shè)的集成上，諸如4x12bitADC（@5Mbps）、2x12bitDAC（@1Mbps）、內(nèi)置可編程增益放大的軌到軌OP-AMP以及高速模擬比較器。為了提高機器人控制性能，在基礎(chǔ)和通用定時器基礎(chǔ)上，N32G455系列還配置了2個6.9ns控制精度的16位高級定時器用于互補PWM輸出。

高集成性與穩(wěn)定的控制讓N32G455系列足夠適應(yīng)目前大多數(shù)工業(yè)機器人驅(qū)動，最后看看這個系列的功耗。3.3V下待機狀態(tài)3uA，正常工況下90uA/MHz的功耗也的確不高。據(jù)悉國民技術(shù)也正在推進M7內(nèi)核產(chǎn)品，對于往后靈活性拓展性越來越高的協(xié)作機器人，M7內(nèi)核的驅(qū)控芯片值得期待。

靈動微MM32

靈動微在國內(nèi)ARMMCU的實力名列前茅，其產(chǎn)品在工業(yè)自動化中也有不少應(yīng)用。這里選了靈動微兩個系列。雖然我們這個系列探尋的機器人芯片都是盡可能找高性能高算力的主控芯片，但在這里還是將MM32SPIN222C拿出來說一下。MM32SPIN系列的MM32SPIN222C在工業(yè)機器人小型關(guān)節(jié)上應(yīng)用的很廣泛，雖然M0內(nèi)核的MM32SPIN222C計算性能沒法與M4和M7相比，但是對于目前這種智能化程度的工業(yè)機器人，其實并不需要多少太高的算力。

（圖源：靈動微電子）

而MM32F3270則使用了高性能的ArmCortex-M3為內(nèi)核，最高工作頻率可達120MHz。512KB的Flash和128KBRAM足夠滿足基本需求。這個系列的I/O端口與外設(shè)也非常豐富，2個I2C接口、3個SPI接口、3個I2S接口和8個UART接口；3個12位ADC（1us轉(zhuǎn)換時間）、2個12位DAC、2個比較器。

該系列為了增強控制能力，在通用定時器之外配置了2個高級定時器，由16位計數(shù)器、4個捕獲/比較通道以及三相互補PWM發(fā)生器組成，它們具有帶死區(qū)插入的互補PWM輸出。作為PWM發(fā)生器時，其調(diào)制能力覆蓋0-100%。

MM32系列同樣做了很多省電模式來盡可能降低功耗，可以在要求低功耗、短啟動時間和多種喚醒事件之間達到最佳的平衡。

小結(jié)

國產(chǎn)機器人主控芯片在“國產(chǎn)替代”的浪潮中以更低的價格和毫不遜色的性能逐漸取得了國內(nèi)機器人廠商的青睞，下一期我們繼續(xù)將目光對準(zhǔn)國內(nèi)廠商，看看在機器人應(yīng)用上還有哪些不得不提的系列。