大家好，今天我們來聊一聊電機控制中的 MCU 選型如何考慮？不同應用對器件的要求 有很大的區別。目前市場上的控制器/驅動器解決方案各有千秋，包括了針對特定簡單應 用的標準控制器/驅動器、以及采用外部緩沖柵極驅動器和功率級的 MCU、DSP 和 FPGA。

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？

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。

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