芯耀
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近日，瑞薩發(fā)布了一款面向工業(yè)應用的最高性能微處理器（MPU）——RZ/T2H。
圖 | RZ//T和RZ/N系列產(chǎn)品路線圖，來源：與非網(wǎng)攝制
怎么個“最高性能”法呢？我們知道市場上的工業(yè)機器人電機控制方案大都是采用的“CPU+FPGA”或“CPU+MCU*n”的路徑實現(xiàn)的，在實現(xiàn)復雜的應用過程中，不僅面臨設計復雜性的問題，還會在增加設備數(shù)量的同時增加面積和功耗；而RZ/T2H不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對多達9軸工業(yè)機器人電機的高速、高精度控制，而且還在單芯片上支持包括工業(yè)以太網(wǎng)在內(nèi)的各種網(wǎng)絡通信。
這款MPU主要面向機器人，可編程邏輯控制器（PLC）、運動控制器、分布式控制系統(tǒng)（DCS）和計算機數(shù)控（CNC）等工業(yè)控制器設備。
據(jù)悉，RZ/T2H是業(yè)內(nèi)首款同時支持工業(yè)網(wǎng)絡和9軸電機控制的MPU產(chǎn)品。所以，9軸電機控制在工業(yè)機器人行業(yè)中真的是剛需嗎？
圖 | 2023年，中國占全球機器人裝機量的51%；來源：與非網(wǎng)攝制
對此，瑞薩電子嵌入式處理事業(yè)部總監(jiān)沈清表示：“2023年，中國占全球機器人裝機量的51%，而在這51%中，47%都來自中國本地的機器人企業(yè)，所以AI和機器人在中國發(fā)展的都非常快。而受到下游需求側(cè)的驅(qū)動，雖然目前市場上大都是6軸電機控制的方案，但瑞薩電子依然決定面向未來市場推出了單芯片支持9軸電機控制的RZ/T2H系列MPU，來簡化設計?！?/p>
圖 | 單芯片實現(xiàn)9軸電機控制，可以有效簡化系統(tǒng)設計；來源：瑞薩電子
的確，瑞薩在工業(yè)領域一直走的比較前，從公司的產(chǎn)品譜系，我們可以看到業(yè)內(nèi)有工業(yè)級MCU/MPU的廠商不少，但將工業(yè)級MCU/MPU單獨呈一個產(chǎn)品線推出的企業(yè)其實不多，所以瑞薩在工業(yè)領域的技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和供應鏈都是有口皆碑的，在實時控制、電機控制、工業(yè)網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)安全、功能安全等領域處于全球領先地位。
不過話又說回來，對于企業(yè)來講，做一顆支持9軸電機控制的MPU存在怎樣的技術(shù)門檻呢？
圖 | 瑞薩面向工業(yè)應用推出最高性能微處理器（MPU）——RZ/T2H；來源：瑞薩電子
對此，瑞薩電子嵌入式處理事業(yè)部資深產(chǎn)品專家施靈峰解釋道：“首先要實現(xiàn)9軸就會有很多功能和外設，包括三相PWM定時器、用于測量電流值的Δ-Σ接口，以及編碼器接口（支持A-format?、EnDat、BiSS?、Hyperface DSL和FA-CODER）等，如何使這些外設能夠同步，在整個電流環(huán)的閉環(huán)之內(nèi)，讓每一軸的控制能力與單軸控制方案同效，是需要下力氣的；其次，在9軸電機控制的情況下，如何保證性能要求達到非常好的水平，這是在內(nèi)部的架構(gòu)里面要考慮的；最后，聯(lián)網(wǎng)化是工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路，所以我們不是單單只實現(xiàn)一個9軸的工作，我們還需要工業(yè)以太網(wǎng)，主站、從站都要配合，這是一個非常龐大的系統(tǒng)，不是簡單地堆砌就可以，而要從全局考慮，來進行系統(tǒng)架構(gòu)設計?！?/p>
圖 | 多核異構(gòu)，驅(qū)控一體；來源：瑞薩電子
換言之，RZ/T2H系列MPU強大的應用處理性能、9軸電機控制和工業(yè)以太網(wǎng)三大強勁優(yōu)勢的背后都有架構(gòu)的支撐。據(jù)悉，配備四個Arm? Cortex?-A55應用CPU，最高工作頻率為1.2GHz，對于外部存儲器，其支持32位LPDDR4-3200 SDRAM。兩個最高工作頻率為1GHz的Cortex-R52 CPU負責實時處理，每個內(nèi)核配備總計576KB的高容量緊耦合存儲器（TCM）。這使得在單芯片上執(zhí)行Linux應用程序、機器人軌跡生成和PLC序列處理等CPU和內(nèi)存密集型任務成為可能。同時，RZ/T2H還能擔負電機控制和工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議處理等快速且精確的實時控制任務。
圖 | 多協(xié)議、主從一體、靈活配置；來源：瑞薩電子
在支持多協(xié)議方面，RZ/T2H配備四個以太網(wǎng)端口、三個千兆以太網(wǎng)MAC（GMAC），以及一個以太網(wǎng)交換機。它還支持EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、OPC UA以及下一代時間敏感網(wǎng)絡（TSN）標準。這些以太網(wǎng)交換機和GMAC組合使得該款MPU能夠支持多個工業(yè)以太網(wǎng)控制器及設備，從而靈活適應廣泛的控制器需求，如上層以太網(wǎng)通信。
圖 | RZ/T2H官方評估板，紅色框中為RZ/T2H本地核心板
在市場推廣方面，瑞薩電子嵌入式處理事業(yè)部資深產(chǎn)品專家杜灝表示：“瑞薩所有的產(chǎn)品都是量產(chǎn)發(fā)布，所以RZ/T2H在發(fā)布的時候已經(jīng)有非常多的配套已經(jīng)準備好了，比如靈活配置的軟件包（FSP）、針對A55的Linux軟件包、開箱即用的多軸電機控制評估解決方案包括用于驅(qū)動9軸電機的逆變器板、多軸電機控制軟件包和運動實用工具（一款電機控制軟件工具），以及用于工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議樣本和軟件PLC軟件包等?！?/p>
此外，沈清透露：“瑞薩計劃于2025年第一季度發(fā)布新型RZ/N2H產(chǎn)品，在外設較少的情況下，該產(chǎn)品擁有更小的封裝，但整體性能與本次發(fā)布的RZ/N2H產(chǎn)品相當，是PLC和運動控制器等工業(yè)控制器設備的理想之選。”
