在工業自動化領域不斷追求高效
、智能和互聯的背景下
，兆易創新憑借其一係列先進芯片解決方案樹立了新的行業標杆。為了加速EtherCAT®技術的應用與發展，兆易創新推出的兩款芯片——GDSCN832係列EtherCAT®從站控製器產品以及GD32H75E係列超高性能工業互聯MCU產品
，集成了先進的控製算法與硬件技術，顯著提升了係統的實時性
、靈活性與成本效益，尤其適用於對高精度同步和多軸協調要求嚴苛的機器人領域。借助其高帶寬、低延遲的通信特性，可廣泛服務於工業機器人
、協作機器人及自動化產線中的運動控製係統，為機器人智能化與柔性製造提供強有力的底層支撐。

依托這些產品
，兆易創新將進一步推動工業自動化與機器人技術的深度融合
，為開發者帶來更豐富、高效的解決方案

，驅動工業控製係統的創新與升級。

EtherCAT®技術需要怎樣的MCU來適配

誕生於2003年的EtherCAT®（Ethernet for Control Automation Technology）是一種專為工業自動化設計的高性能以太網通信協議。它通過提供高速、穩定的數據傳輸，滿足了伺服控製係統對精確同步和快速響應的需求。EtherCAT®支持微秒級的分布式時鍾同步，確保多軸協調運動控製的高精度，同時其簡單的網絡拓撲結構和靈活配置簡化了安裝與維護，並減少了CPU負載，使更多資源可以用於複雜的控製算法。

此外
，EtherCAT®擁有廣泛的設備兼容性和強大的生態係統
，眾多製造商提供符合標準的產品
，如伺服驅動器、I/O模塊等，確保互操作性的同時
，允許用戶根據需求選擇最合適的硬件組合。

在工業機器人領域，EtherCAT®的應用尤為突出。其微秒級的響應速度和納秒級的同步精度對於六軸機械臂等需要多軸協同的設備至關重要。據公開資料顯示，庫卡、發那科等主流機器人廠商廣泛采用EtherCAT®作為控製總線
，以實現焊接、搬運、噴塗等複雜作業。目前熱門的人形機器人需要控製大量關節並集成多種傳感器，EtherCAT®的高帶寬和多從站管理能力為此提供了支持。其分布式時鍾機製能實現各關節的亞微秒級同步

，確保動作流暢自然。

對於支持EtherCAT®協議的伺服係統而言，選擇合適的MCU作為控製核心至關重要。這種MCU首先需要擁有強大的處理能力，如采用高性能的CPU核心如ARM® Cortex®-M7係列，來管理實時通信和執行複雜的伺服控製算法。此外，該MCU應配備充足的RAM用於數據緩存和程序運行，以及非易失性存儲器保存固件和設置。為了實現精確的位置、速度和扭矩控製
，高分辨率的定時器/計數器是必不可少的，並且需要有ADC來采樣反饋信號。同時，MCU還需支持多種外圍接口以便連接傳感器和其他組件，並可能需要RTOS的支持來確保係統的穩定性和響應速度。如果應用涉及安全要求
，MCU還應該提供故障檢測

、冗餘路徑和支持安全協議等特性。

最為重要的是

，MCU應該集成或支持外部的EtherCAT®IP
，以簡化設計並提高性能。ESC的主要功能是在EtherCAT®主站和從站之間的通信過程中處理以太網幀
，並將數據映射到本地寄存器或存儲器中，從而支持實時
、高效的數據交換。集成ESC功能的MCU不僅減少了對外部組件的需求，還優化了數據路徑，進一步增強了係統的響應速度和穩定性。

根據上述標準衡量，兆易創新獲得德國倍福公司（Beckhoff）正式授權並推出的EtherCAT®從站控製器GDSCN832係列，以及超高性能工業互聯MCU產品GD32H75E係列

，無疑是當代伺服係統控製核心的理想選擇。

超強配置和高安全性保障

這兩款芯片在ESC功能方麵表現優異，同時其配置也超越了當前市場上的主流產品。EtherCAT®從站控製芯片GDSCN832集成2個內部PHY和1個MII擴展接口，內置雙通道集成Ethernet物理層設備，每個通道均提供全雙工100BASE-TX收發器，支持100Mbps運行。該係列支持8個現場總線存儲器管理單元(FMMU)，提(ti)高(gao)了(le)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)性(xing)能(neng)和(he)安(an)全(quan)性(xing)


，有(you)效(xiao)減(jian)少(shao)內(nei)存(cun)訪(fang)問(wen)延(yan)遲(chi)，進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)升(sheng)係(xi)統(tong)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)和(he)實(shi)時(shi)性(xing)，為(wei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)數(shu)據(ju)映(ying)射(she)的(de)高(gao)度(du)靈(ling)活(huo)性(xing)。還(hai)支(zhi)持(chi)8個同步管理器(Sync Manager Entities)，實現內存的高效管理。

該產品擁有高達8KB的雙端口內存空間，為複雜控製係統提供了堅實的大數據處理基礎。內置64位分布式時鍾，確保主機總線接口通過高速同步及異步從接口實現高精度的時間同步功能，其時間精度優於1µs。此外，該係列產品支持8位和16位串行/並行通信接口
，並兼容SPI、QSPI以及OSPI從機接口，通信速率可高達100MHz。它還支持EXMC同步模式，這種豐富的接口選項為用戶提供了更為靈活多樣的配置方案，以滿足不同應用場景的需求。

GD32H75E係列采用高性能ARM® Cortex®-M7內核，擁有高達600MHz的超高主頻，在RAM ECC功能常開的情況下仍能維持這一卓越性能。該係列產品支持最高達512KB的TCM，顯著提升了實時處理能力。其片上配備了1MB SRAM
，其中包含512KB TCM和512KB共享SRAM兩部分，並且擁有1024KB到3840KB的片上FLASH

，為數據密集型應用提供了充足的內存空間。

GD32H75E集成了EtherCAT®IP
，使其內置ESC子係統以及一係列高性能外設資源，如3x CAN-FD


、2x USB、高性能數字濾波器HPDF
、EDOUT、14bit ADC
、12bit DAC
、比較器等。它將強大的MCU算力、ESC、PHY

、大容量內存
、安全特性與多樣化的外設集成於一體
，有效縮小PCB尺寸，降低成本，並減少功耗。這種高度集成的設計對緊湊型伺服控製器和機器人應用尤為有利。

在工業應用中
，安全性是至關重要的考量因素
，涵蓋功能安全和信息安全兩個方麵。兆易創新的GD32H7係列已通過德國萊茵TÜV認證，獲得IEC 61508功能安全證書，提供全麵的功能安全交付包，包括硬件、軟件及文檔等所有安全要素。該係列產品配備了內存ECC校驗
、看門狗定時器、供電電壓監控
、內部溫度傳感器和內存保護單元等功能。此外，針對CPU、SRAM和Flash
，該係列提供了完整的自測庫（STL）軟件診斷解決方案，以檢測潛在的硬件故障
，保障係統的可靠性與安全性。

zaixinxianquanfangmian，chanpinshejixuzaibaozhanganquanyubimianguodufanghuzhijianqudepingheng，quebaoguanjiananquangongnengdeyouxiaoshixian，tongshifangzhiyintouziyububiyaodegaojianquancuoshierzengjiachengbenhejiangdiyiyongxing。GD32H75E集成了代碼保護

、安全啟動、安全調試
、真隨機數生成器（TRNG）、eFuse
、硬件加密引擎及安全生命周期管理等功能，旨在提供“契合應用”的安全特性，保持高性價比的同時確保產品的安全性。

通過同步推出GDSCN832係列和GD32H75E係列，兆易創新不僅提供了獨立的EtherCAT®接口芯片解決方案，還推出了集成EtherCAT® IP的高性能MCU。相比僅提供單一EtherCAT®接口芯片
，這一策略為客戶帶來了更多選擇
，顯著提升了設計靈活性。

打造更強的伺服電機驅動

兆易創新以GD32H75E係列為核心打造了伺服電機驅動應用方案，采用標準CIA402協議，通過TwinCAT進行實時控製，可廣泛適用於機器人

、數控車床、自動化生產線
、機械臂等應用領域。

這個方案具備了多種強大特性。在控製方麵，其支持輪廓位置模式(PP)，30種原點回歸模式(HM)和循環同步位置模式(CSP)。具體而言
，在輪廓位置模式(PP)下，采用定點梯形曲線規劃，整個規劃過程靜止無誤差；特別是在高速運動時也能保持平穩和精確；結合原點開關和限位開關
，實現30種(zhong)回(hui)零(ling)模(mo)式(shi)，這(zhe)種(zhong)多(duo)樣(yang)性(xing)使(shi)得(de)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)具(ju)體(ti)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)選(xuan)擇(ze)最(zui)合(he)適(shi)的(de)回(hui)零(ling)策(ce)略(lve)

，從(cong)而(er)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)適(shi)應(ying)性(xing)和(he)精(jing)度(du)。同(tong)時(shi)，該(gai)方(fang)案(an)還(hai)通(tong)過(guo)內(nei)置(zhi)速(su)度(du)觀(guan)測(ce)器(qi)實(shi)時(shi)進(jin)行(xing)速(su)度(du)觀(guan)測(ce)
，即(ji)使(shi)在(zai)負(fu)載(zai)變(bian)化(hua)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)也(ye)能(neng)保(bao)持(chi)速(su)度(du)的(de)平(ping)滑(hua)性(xing)和(he)快(kuai)速(su)響(xiang)應(ying)

，提(ti)高(gao)了(le)係(xi)統(tong)的(de)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)。

在信號采樣方麵
，該方案結合Σ-Δ調製器和HPDF模塊實現In-line電流采樣。Σ-Δ調製器是一種用於信號處理的技術，它可以改善電流采樣的分辨率和準確性。而高性能數字濾波器（HPDF）模塊則進一步優化了信號質量。兩者結合實現了對電機驅動電流的在線、高精度測量，這有助於更準確地控製電機，減少電磁幹擾，並提升整體效率。

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