富士通半导体FM3电机控制解决方案加快产品开发

  今天我们来聊一聊电机控制,从事这方面开发设计的工程师都希望能有一系列产品和解决方案能够加快自己产品的开发过程。最近从部分工程师那里聊到富士通的FM3微控制器系列。

  这款FM3系列是个可扩展的平台,集成了ARM® CortexTM-M3标准内核。说说FM3的解决方案的细节:包括从低引脚数、低功耗微控制器(MCU)到高性能产品,具有高达1MB闪存和丰富的外设,包括USB、CAN和以太网。FM3 MCU基于富士通半导体的高可靠性(100,000次擦/写)和高速嵌入式闪存工艺。当然,说到可靠性,因为所有MCU都在富士通半导体自己的晶圆厂生产,可以有效控制质量、出货时间和成本。据了解,这个解决方案的目标应用包括了工业驱动和伺服系统。

  软硬件功能非常丰富

  工程师比较喜欢这款的原因还有一点就是它的软硬件非常丰富。让我们先来看看硬件功能,所有FM3微控制器都属于高性能组、基本组和超低漏组,都配备了先进的电机控制资源,为的是驱动不同类型的电机,包括简单的无刷直流电机、交流感应电机,直到永磁同步电机和IPM电机。不但如此,这个解决方案中还嵌入了针对驱动系统功能安全改善的专用硬件功能。嗯,可谓是传闻不如见面!

  

  FM3的丰富阵容

  说道硬件,让我们来一起看看FM3电机驱动器的硬件有什么特点。嘿嘿,特点太多了,我们来细细数一下:多达3个通道,灵活的三相电机定时器;自动死区时间插入;可自由编程的ADC触发;多达3个独立的12位1Msps ADC单元;多达32个ADC通道;多达3通道ABZ正交解码器单元;高达144MHz的高速运行(高性能产品线);3.3V和真5V单电源操作;内部调整RC振荡器。

  很多人都很关心功能安全方面,这方面FM3可是有备而来:有独立时钟源的两级看门狗;时钟监视器(时钟故障和异常频率检测);两级(中断和复位)可编程LVD(低电压检测);CRC硬件模块;MPU(存储器保护单元);电机紧急停机的DTTI输入。

  在软件方面,富士通貌似还提供经现场验证的软件库,以驱动不同类型的电机。为了简化完整驱动系统或应用的开发,IEC60730 B类标准设计的软件库也比较好用。(PS:FM3软件库包及电机控制软件库功能包括:支持直流无刷电机、永磁同步电机、IPM和ACIM(设计中);磁场定向控制;支持编码器反馈;支持霍尔传感器反馈;无传感器采集;压缩机驱动应用特定功能;白色家电应用特定功能。)

  

  IEC60730 B类功能安全性库

  开发工具简单易用

  开发工具是多少工程师头疼的话题啊!能够用上称心如意,简单上手的开发工具真心给工作带来很多乐趣和便捷。据我所知,富士通半导体提供了额外的电机控制硬件和软件开发工具。针对FM3微控制器系列的Starterkits可以结合低电压逆变器级,以启动驱动系统的开发。PC GUI(FM3逆变器平台)支持FM3电机控制程序库的客户驱动系统的开发和调试。它提供实时电机控制和PFC模块的功能、实时设置电机功能和参数、实时观察电机运行状态、使用变量和电流波形形状。

  细节方面,介绍下:在IDE、编译器、调试器方面,富士通半导体FM3系列得到了市场领先工具链供应商的支持,如IAR Systems、Keil、Mentor Embedded和其他厂商。这些公司提供增强的IDE(集成开发环境)、编译器、汇编器、链接器和调试器,可在共同的GUI(图形用户界面)中使用。也可以使用免费的开源GNU/ Eclipse工具链。流行的JTAG仿真器,如Segger J-Link或Keil ULINK和许多低成本变种适配器可用于FM3微控制器。

  FM3器件采用嵌入式跟踪宏单元——ETM实现,在标准串行线JTAG调试端口旁边配备了一个跟踪端口接口单元TPIU。TPIU可实现跟踪功能,允许连接有跟踪功能的JTAG适配器。这方面的相关工具链很多,如IAR嵌入式工作台、Keil MDK、Sourcery CodeBench、Atollic TrueSTUDIO、Rowley CrossWorks、Altium TASKING和开源GNU工具链等。

  最后,我还不得不提中间组件,在许多情况下,用户可以选择商用和免费的解决方案。产品包括实时操作系统、低级别外设函数库和协议栈。富士通这边的中间件组件有:外设驱动程序库、USB库、功能安全自检库(IEC60730 - class B, IEC61508 SIL2)、EEPROM仿真库、电机控制平台、电容式触摸库;合作伙伴中间件组件有USB库、以太网TCP/IP协议栈和应用层、CANopen协议栈等。好多啊!

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