電子發(fā)燒友網報道（文/黃晶晶）前不久，Microchip推出了dsPIC33A系列數(shù)字信號控制器（DSC）。dsPIC33A系列的先進內核采用32位中央處理器（CPU）架構，運行速度為200 MHz，包括雙精度浮點運算單元（DP FPU）和 DSP 指令，適用于許多閉環(huán)控制算法中的數(shù)值密集型任務。例如實現(xiàn)電機控制、電源、充電和傳感系統(tǒng)卓越的運行效率。此外，dsPIC33A架構設計能提供高性能和精確的實時控制，搭配全面的開發(fā)工具生態(tài)系統(tǒng)，可簡化和加速設計過程。

系統(tǒng)復雜性增加，需要更高性能的DSC

Microchip特別提到了當前嵌入式系統(tǒng)的復雜性以及高性能的需求，這也是dsPIC33A系列DSC應運而生的重要原因。Microchip MCU16/DSC產品部市場推廣經理Pramit Nandy分析嵌入式系統(tǒng)中有四個關鍵的市場趨勢正在推動對高性能單片機的需求。

一是不斷提高的能效要求，為了因應行業(yè)標準和政府法規(guī)的需要，在諸如電機控制、電源或是其他系統(tǒng)領域客戶需要優(yōu)化系統(tǒng)性能。

二是對控制器多功能性的需求，即一個控制器執(zhí)行多項任務。汽車應用就是一個典型的例子，特別是在熱管理系統(tǒng)中，單個控制器可以管理泵、冷卻風扇、壓縮機和其他執(zhí)行器等各種組件。這種集成有利于實現(xiàn)更復雜的控制環(huán)和優(yōu)化的系統(tǒng)級架構，從而帶來對更多集成外設的需求。這樣做的好處在于，既能縮減電路板尺寸和節(jié)省系統(tǒng)總成本，又能推動對更高性能和更快速外設的需求。

三是對安全性和保護性不斷升級的要求，單片機必須具有專用的安全功能、更大的存儲器和增強的性能。四是日益增加的軟件復雜性，采用更復雜的生態(tài)系統(tǒng)以及對基于模型的設計方法不斷增長的需求推動了這一趨勢。

Microchip MCU16/DSC產品部市場推廣經理Pramit Nandy

新一代dsPIC33A系列性能全面提升

與其前代產品和同類產品相比，dsPIC33A系列在多個主要方面具有顯著提升。



32位架構：dsPIC33A系列采用工作頻率為200 MHz的32位架構，是對之前16位架構的重大升級。架構的升級對于數(shù)字電源、穩(wěn)健設計和電機控制應用尤其有益。32位架構與雙精度浮點單元（DP-FPU）相結合，可輕松實現(xiàn)基于模型的設計并無縫集成第三方工具，這些工具通常支持32位架構和雙精度，因為它們能夠最大限度地減少變量縮放、降低錯誤可能性并加快開發(fā)流程。


雙精度浮點單元（DP-FPU）：通過集成符合IEEE 754-2019標準的DP-FPU，可以實現(xiàn)更精確的計算和更快的循環(huán)處理，尤其是在控制算法中。這可降低與變量縮放相關的軟件錯誤風險并提高系統(tǒng)的整體可靠性。


增強的DSP和CPU性能：dsPIC33A DSC現(xiàn)在包含兩個可提供高分辨率和高精度的72位累加器，可最大限度地降低上溢或下溢的風險。32位工作寄存器進一步提高了性能和分辨率，減少了對變量縮放的需求。附加的現(xiàn)場切換寄存器降低了中斷期間的開銷，縮短了延時，這對于實時應用至關重要。


改進的外設包括具有最高40 MSPS轉換速率的ADC、增益帶寬積（GBW）為100 MHz的運算放大器、更快的比較器以及用于安全高速串行通信的新BiSS接口。安全引導、用于RAM和閃存的糾錯碼（ECC）、在線串行編程（ICSP）寫禁止和安全調試等安全功能進一步增強了系統(tǒng)可靠性。

總之，dsPIC33A系列在處理能力、精度、外設性能和安全功能方面都有了顯著的提升，對于需要高性能和可靠性的應用而言是一種極具競爭力的選擇。

dsPIC33A系列DSC在電機控制領域的應用

在電機控制領域，采用dsPIC33A系列的好處很多。dsPIC33A系列數(shù)字信號控制器（DSC）兼具高性能數(shù)字信號處理能力和豐富的單片機功能，因此廣泛適用于各類電機控制應用。主要優(yōu)勢包括具有32位架構和DSP引擎的高性能處理能力，可用于磁場定向控制（FOC）等復雜算法；以及通過雙精度浮點單元（DP-FPU）增強了精度和控制環(huán)性能。

要實現(xiàn)精確的電機控制，高分辨率PWM模塊、高速ADC和正交編碼器接口（QEI）等集成外設必不可少。實時控制功能可確保精確的電機速度、轉矩和位置管理，這對于機器人、工業(yè)自動化和電動汽車應用至關重要。該系列在存儲器、處理能力和外設方面提供了很高的可擴展性，讓設計人員能夠根據(jù)自身的特定需求定制解決方案。

Microchip豐富的軟件庫和開發(fā)工具有助于縮短開發(fā)時間和產品上市時間，同時在同一硬件平臺上實現(xiàn)各種控制算法的能力可提供設計的靈活性。此外，與使用單獨的單片機和DSP相比，將多種功能集成到單個芯片中進一步提高了dsPIC33A系列的性價比。

助力AI服務器、汽車充電器的數(shù)字電源轉換

對于一些電源應用，工作頻率最高為100 MHz的DSC器件（如dsPIC33CK（單核）和dsPIC33CH（雙核））即可滿足當前的需求。不過，AI服務器和汽車充電器等高級應用需要更高效、更精確的電源管理，這推動了對更高性能DSC的需求。

dsPIC33A等更高頻率的DSC每秒可以處理更多指令，從而實現(xiàn)更復雜的算法和更快的響應時間。對于AI服務器等需要精確控制和快速調整的應用而言，這一點至關重要，因為這類應用需要高效管理波動的電源需求并運行功率因數(shù)校正、諧振轉換器和同步整流的復雜算法，這些算法是提高數(shù)據(jù)中心效率的關鍵。

憑借更高的處理能力，DSC可以實現(xiàn)更復雜的控制算法，例如預測控制和自適應濾波。這些算法可以提高電源轉換的效率和穩(wěn)定性，從而在動態(tài)環(huán)境下獲得更出色的性能。

增強的處理能力可以實現(xiàn)更好的監(jiān)控和診斷功能，對于確保AI服務器和汽車充電器等關鍵應用的可靠性和效率，這些功能必不可少。

現(xiàn)在，保護數(shù)據(jù)中心和汽車電源免遭欺騙和篡改比以往任何時候都更加重要。通過使用非對稱密鑰對和哈希等加密算法實現(xiàn)固件認證和器件身份驗證，可以幫助實現(xiàn)安全目標。不過，這些需求將繼續(xù)推動對于控制這些電源的DSC和MCU的存儲器和性能需求。

簡化開發(fā)流程

Microchip簡化了解決方案從評估到最終設計的整個采用流程，在專家工程師的支持下加快開發(fā)速度并降低早期設計風險。我們的生態(tài)系統(tǒng)包括dsPIC33A系列的評估板、優(yōu)化的MPLAB? XC-DSC C編譯器、各種應用的演示代碼、未來支持基于模型的設計以及用于電機控制、數(shù)字電源轉換和其他實時控制應用（如傳感器接口應用）的高級算法。我們還計劃針對dsPIC33A提供全面的功能安全和安全性支持，包括文檔、診斷軟件庫和報告。




產品演進

工業(yè)自動化、數(shù)字電源轉換、傳感器接口和汽車應用對MCU性能的需求日益增長。在過去的幾十年里，我們不斷改進dsPIC33 DSC系列來滿足這些需求。

從第一代配備30 MHz CPU的dsPIC30F到第四代配備100 MHz CPU的dsPIC33C，我們的產品不斷發(fā)展進步。我們添加了眾多功能安全特性，并將閃存容量擴展到1 MB，即使在最小的4x4封裝器件中也是如此。

第五代dsPIC33A DSC采用工作頻率為200 MHz的32位CPU、雙精度浮點單元以及增強的模擬外設和安全功能。Microchip將不斷改進該產品系列，提供更大的存儲容量選項、針對具體應用的高級外設以及增強的安全性和功能安全特性，以滿足不斷變化的需求。