先楫HPM6E00: 国内首款获得EtherCAT官方授权的MCU

现场总线(Field bus) 是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络，主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题

在工业自动化领域，现场总线是连接控制器、执行器与人机界面之间的重要通信媒介。随着工业以太网的普及，它占据了超过75%的市场份额，并且这一比例仍在持续增长。

现场总线、 工业以太网和无线的市场份额（来源：HMS Networks，2024 年）

目前市场上占据主导地位的工业以太网协议包括：

• PROFINET：由西门子定义，市场份额最大。
• EtherNet/IP：由罗克韦尔自动化定义。
• EtherCAT：增长迅速，特别是在亚太地区，拥有大量会员企业。

近年来EtherCAT节点数量增长情况（来源：ETG）

现代工业自动化和各类机器人技术正以惊人的速度发展，因此业界对其中的运动控制技术提出了越来越高的要求，包括各个执行环节的高精度位置感知，速度和精度控制，以及各个执行环节的高精度协调等。

“先楫半导体在现有的RISC-V高性能MCU基础上，推出集高性能运动控制和高实时性网络互联于一体的HPM6E00系列MCU，并推出一系列运动控制、驱动器和传感器方案，可以满足业界对新一代工业自动化和各类型机器人平台的需求。”在2024年滴水湖RISC-V产业论坛上，上海先楫半导体科技有限公司的首席技术官（CTO）赵建斌介绍了公司最新推出的HPM6E00系列微控制器。这款MCU是国内首款支持高性能运动控制和多协议工业以太网的产品。

上海先楫半导体科技有限公司的首席技术官 赵建斌

HPM6E00系列MCU特性

据介绍，先楫HPM6E00系列是中国首款拥有德国倍福公司（Beckhoff）正式授权 EterhCAT从站控制器（ESC: EtherCAT Slave Controller）的高性能MCU产品。该系列产品具备高性能运动控制、高实时工业以太网互联的特性，提供RISC-V双核，多达3端口的千兆以太网交换机，支持多种工业以太网协议和时间敏感网络 （TSN: Time-Sensitive Networking），支持32 路高分辨率 PWM 输出、16位ADC、Σ∆数字滤波，带有专业的编码器管理模块、灵活的外部总线和敏捷的硬件电流环功能，在高精度运动控制系统中具备得天独厚的优势。

赵建斌表示，先楫半导体HPM6E00系列产品实现了高性能MCU与高实时性、低延时工业以太网的完美结合，能够赋能行业客户在工业自动化领域大展拳脚，实现高性能伺服电机控制、机器人运动控制、数据传输系统和监控系统等多样化应用落地开花。

此外，HPM6E00内置德国倍福公司授权的正版EtherCAT从站控制器 IP，为先楫客户全面排除了IP上的风险。先楫MCU是中国定义、中国设计、中国制造、为中国服务的产品，填补了国内MCU市场的空白。” 赵建斌说道。

参数特征及应用场景

HPM6E00系列MCU具有以下特点：

• 高性能双核RISC-V处理器：主频高达600MHz。
• 丰富的内存配置：高达2MB SRAM、192KB ROM和4Kb OTP。
• 强大的通信能力：

- 支持TSN交换机，具备3个外部端口和1个内部端口。

- 配备EtherCAT Slave控制器，带有3个MAC端口。

- 内置1个千兆以太网MAC控制器。

• 精准控制功能：配备32通道高分辨率PWM控制器，分辨率达到100ps。
• 多样化的接口支持：支持多种位置传感器接口（增量式和绝对值），以及串行编码器输入/输出。
• 先进的模拟功能：包括8个CAN-FD接口、4个16位SAR ADC以及2个4通道滤波器。
• 封装规格：采用289MAPBGA封装，尺寸为14×14mm，间距0.8mm。

HPM6E00系列MCU主要应用于：

• 交流伺服驱动器
• 工业电机控制
• 运动控制器
• 远程I/O模块
• 逆变器
• 机器人
• 传感器集线器
• 工业网关
• 工业以太网单元/模块
• 建筑智能化网络

精准控制系统的实现

HPM6E00系列MCU内置了专门的加速器和坐标变换算法，用于提高电机控制的精度和速度。在电机控制中，从位置感知到环路控制输出的整个过程仅需200纳秒。

HPM6E00系列开发板套件已上市，由于国内缺乏类似产品，因此在市场上受到热烈欢迎。此外，该产品的出现也促使竞争对手调整了其价格策略。

关于这款产品更详细的报道，可以参考《电子工程专辑》文章：《国内工业芯标杆：首款获得EtherCAT官方授权的MCU上市》

关于先楫半导体

先楫半导体是一家致力于高性能嵌入式解决方案的半导体公司，产品覆盖微控制器、微处理器和周边芯片以及配套的开发工具和生态系统。公司成立于2020年6月，总部坐落于上海浦东，并在天津、苏州、深圳和杭州均设立分公司。核心团队来自世界知名半导体公司管理团队，具有15年以上，超过20个SoC的丰富的研发及管理经验。

先楫半导体以产品质量为本，所有产品均通过严格的可靠性测试。目前已经量产的高性能通用MCU产品包含HPM6700/6400、HPM6300、HPM6200、HPM5300、HPM6800及HPM6E00系列，性能领先国际同类产品。公司已完成ISO 9001质量管理认证和ISO 26262/IEC 61508功能安全管理体系双认证，全力服务中国乃至全球的工业、汽车和能源市场。