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     MCU是目前市場主流的電機控制方案，適用于高、中、低端電機控制。通過內部集成的電機控制模塊，可簡化客戶對于電機控制的開發；而相對于DSP較強的控制功能，能更好地實現電機的伺服控制和保護功能。此外在32位處理器，通過提高運算處理速度，也可以很好地實現空間矢量、磁場定位和PD閉環調節的復雜控制。

 

     對于小型BLDC冷卻風扇等簡單的低功耗電機控制應用來說，專用標準電機控制IC可以實現低成本。但對要求苛刻的應用來說，就更適合使用DSP、MCU和FPGA，因為可以增加其他系統管理功能，例如監測電機參數和狀態，以及與主機系統的通信等。

     目前，8位MCU主要用于低成本，低性能場合，16位、32位DSP/MCU則用于中/高性能場合。其中DSC的性價比是比較高的。

     關于電機控制方案，DSP、MCU和FPGA各有其優特點。DSP因為數據處理能力強、運算速度快，適用于高端復雜的電機系統控制，如實現交流感應電機的空間矢量控制算法、無傳感器的空間定位等，但它依賴于軟件算法的成熟度和穩定性，對開發者的要求比較高。此外因為內核電壓及接口電平主要是3.3V或者1.8V，對電機驅動器需要相關電平的驅動電路支持。

         單片機帶DSP的功能一般運用于比較高端的，速度要求比較快的應用。Microchip的16位單片機帶有DSP功能，支持定點小數格式數學運算，可以很方便的實現小數乘法。FPGA有自己的特點，它很靈活，但入門門檻高，單價高。一般用于量不大的領域。

      通過上面的介紹，大家應該對MCU、DSP、FPGA各自的特點以及適合的應用場合都有了一些了解了，那么今天主要想跟大家分享在我們電機控制項目中對MCU的選取需要考慮那么東西？

      那么我們拿到一個項目，客戶會給我們一個項目需求，這個項目需求中會包括整個項目要實現的功能，以及完成這個功能要達到的技術指標，那么選型MCU就需要根據功能及其技術指標來考慮。

      對于一個電機控制系統來說，其實有一些MCU的外設模塊是必須用到的，例如IO模塊、ADC模塊、PWM模塊、通訊模塊、定時器模塊、輸入捕捉模塊。

 

IO模塊用于一個簡單的輸入輸出功能的實現，可以用于按鍵及LED燈的控制。

      ADC模塊用于模擬量的采集，可以用于旋鈕調速、電壓采集、電流采集、溫度采集等等，在有的電機控制算法中，對模擬量的采集要求并不是很高，所以ADC模塊的速率要求就比較低，但是在FOC算法控制中，需要對相電流進行采集，整個算法都是圍繞著電流進行的，所以對ADC模塊的速率就會有要求了，需要高速ADC，這樣才能獲取準確的采樣位置的電流結果，算法的計算精度就會更加準確。

       PWM模塊用于輸出PWM波驅動逆變橋，從而驅動電機，對PWM模塊的要求是要分辨率足夠高，如果要驅動三相電機的話，那么就需要至少產生三路PWM信號，如果要做正弦波控制的話，還需要PWM模塊能夠產生互補PWM信號及死區設定。一般的電機控制系統中，都會對系統進行保護，所以最好PWM模塊提供故障輸入功能，用于在發生故障時能夠及時關斷PWM輸出，達到保護系統的目的。

      通訊模塊用于單片機跟外部進行信息傳輸，比如串口通訊模塊，可以支持上位機跟單片機之間的通訊，像串口程序升級、串口調參等等。在有的系統中，485、CAN通訊也會被使用，其目的還是用于單片機跟外界進行數據傳輸。不同的通訊方式適用場合也不同，有的需要高速數據傳輸，因此SPI、USB等通訊方式就需要被使用，而有的只是作為一個指令控制，不需要很高的通訊速率，一般普通的串口通訊就可以實現。

      定時器模塊用于一些定時任務，如需要一段時間執行什么任務，就可以用定時器模塊來控制時間，有的單片機定時器模塊跟PWM模塊是集成在一起的，所以也有PWM波生成的功能，比如STM32單片機就是這樣的。

        輸入捕捉模塊用于捕捉外部的數字信號，比如需要測量電機的速度，可以利用輸入捕捉模塊對霍爾信號進行捕捉，也或者對一個PWM信號進行捕捉，可以得到PWM信號的周期和占空比，這個PWM信號作為電機系統的調速信號使用。

 

圖四：無傳感器電機控制MCU資源使用情況示意圖

      所以，這些模塊的選用需要根據項目功能選取，只有項目需求明確了，才能很好的選擇需要使用的外設模塊。因此，外設模塊是MCU選型的一個重要參考。

在MCU選型的時候，還需要考慮CPU的主頻，如果主頻低了，那么指令執行的時間相對于主頻高的單片機就會更長，就無法滿足算法的執行時間需求，即使能夠實現算法，可能電機執行的效率等方面都不是最佳的狀態，因此CPU主頻的選取也需要根據項目要求及功能權衡。

      最后，價格是大多數項目中MCU選型需要考慮的因素，有的項目，整個項目成本需求就幾十塊錢，那么如果選用很高檔的單片機，勢必造成產品價格的偏高，最終導致項目不賺錢甚至虧本，所以，在滿足項目需求的功能前提下，單片機的價格越低越好，這樣才能做出性價比高的產品，為公司節省更多的成本，賺更多的錢。