總線型伺服器是指利用總線技術(shù)將多個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器、傳感器、控制器等連接在一起，形成一個(gè)整體控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)傳輸。這種集成化的控制方式不僅提高了系統(tǒng)的可靠性和響應(yīng)速度，還顯著降低了系統(tǒng)的維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)，是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵組成部分。

國(guó)產(chǎn)高性能微控制器產(chǎn)品及解決方案服務(wù)商——上海先楫半導(dǎo)體科技有限公司（先楫半導(dǎo)體，HPMicro）研制的HPM6E00伺服驅(qū)動(dòng)器方案是一款采用德國(guó)倍福正版授權(quán)ESC芯片，支持標(biāo)準(zhǔn)EtherCAT通訊、符合CiA402協(xié)議，具備FOE+OTA功能和完整的三環(huán)控制功能，完全開(kāi)源的伺服驅(qū)動(dòng)器方案。該方案成熟及完整度高，以量產(chǎn)為目標(biāo)，高性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，達(dá)到國(guó)內(nèi)伺服行業(yè)的主流產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，能極大降低伺服產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)難度，有效縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

先楫HPM6E00伺服驅(qū)動(dòng)器支持單相AC~90V- AC~253V 電源供電，配合100W~750W 高響應(yīng)伺服電機(jī)（電機(jī)搭配17位絕對(duì)值編碼器），實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)功能，電機(jī)運(yùn)行安靜平穩(wěn)。該方案支持適配電機(jī)、支持EtherCAT總線控制，支持DI輸入和DO輸出，具備過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載等保護(hù)。該方案應(yīng)用于電子制造、鋰電、機(jī)械手、包裝、機(jī)床等行業(yè)的自動(dòng)化設(shè)備，以其高性能實(shí)現(xiàn)快速精確的位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和生產(chǎn)效率，降低維護(hù)成本，助力企業(yè)高效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)智能化。

方案特點(diǎn)

采用先楫半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)高性能MCU HPM6E80

- 主頻600MHz，雙核，性能超過(guò) 3390 CoreMark 和 1710 DMIPS

- 支持TSN、千兆工業(yè)以太網(wǎng)，支持Beckoff（德國(guó)倍福）授權(quán)的EtherCAT

- 硬件電流環(huán)，Σ? 數(shù)字濾波，各種編碼器接口，包括旋變解碼、多摩川、BISS等

- 4個(gè)2MSPS，16位高精度 ADC

- 32路100ps高精度PWM信號(hào)

支持COE、FOE+OTA等功能

完全開(kāi)源的軟件，包含CiA402、三環(huán)控制的源碼

配套商用和開(kāi)源主站：基于HPM6800

支持多種模式：CSP\CSV\CST\PP\PV\HM

完整的位置、速度、力矩三環(huán)控制

量產(chǎn)級(jí)的參考方案，能幫助客戶快速進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和交付

支持第三方付費(fèi)定制開(kāi)發(fā)

規(guī)格參數(shù)：

MCU：HPM6E80 (只使用了CPU0)

• 輸入電壓范圍：AC~90V- AC~253V
• 額定功率：750W
• 額定電流：5A
• 額定轉(zhuǎn)速：3000RPM （根據(jù)適配電機(jī)）

適配電機(jī)：5對(duì)極伺服電機(jī)

• 編碼器：電機(jī)適配17位絕對(duì)值編碼器(多摩川)
• 支持通訊方式：EtherCAT (支持CiA402協(xié)議)

支持功能：

• 支持的操作模式：CSP，CSV，CST， PP、PV
• 豐富的回零HM模式；
• 位置、速度、力矩三環(huán)控制；
• 上電軟起動(dòng)、掉電電機(jī)繞組短路等；
• 保護(hù)功能：過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)載、堵轉(zhuǎn)、過(guò)熱等

HPM6E00 MCU優(yōu)勢(shì)

• 高性能RISC-V雙核，主頻高達(dá)600MHz
• 高達(dá)2MB SRAM
• 支持TSN網(wǎng)關(guān)，3個(gè)外部端口+1個(gè)內(nèi)部端口
• 支持EtherCAT Slave控制器，3個(gè)MAC端口
• 1個(gè)千兆以太網(wǎng)MAC控制器
• 32通道高分辨率PWM控制器，100ps
• 增量式和絕對(duì)值位置傳感器接口x4
• 串行編碼器輸入/輸出：支持多摩川，BISS-C，ENDAT等
• 8個(gè)CAN-FD接口
• 4個(gè)16b SAR ADC
• 2個(gè)4通道ΣΔ濾波器
• 封裝：-289BGA，14x14，0.8pitch- 196BGA，12x12，0.8pitch
• 工作溫度TA：-40 ~ 105?C

核心硬件功能

EtherCAT高壓伺服驅(qū)動(dòng)器是先楫研制的高性能中小功率的直流伺服產(chǎn)品，支持的功率范圍為100W~750W，采用以太網(wǎng)通訊接口，支持EtherCAT通訊協(xié)議，配合上位機(jī)可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。

電路設(shè)計(jì)包含：

電源模塊：將AC220V整流成DC310V提供給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

通訊模塊：負(fù)責(zé)EtherCAT通訊，菜單控制交互，調(diào)試交互。

電機(jī)控制模塊：負(fù)責(zé)電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 電機(jī)電流采樣 ，母線電壓采樣，編碼器讀取，故障保護(hù)。

軟件方案

軟件基礎(chǔ)流程，參考如下圖：