探秘TI在機(jī)器人和汽車應(yīng)用的獨(dú)到優(yōu)勢，專訪德州儀器中國華南區(qū)總經(jīng)理王運(yùn)健

在近日召開的第六屆上海進(jìn)博會上，TI作為全球領(lǐng)先的芯片供應(yīng)商再次參展。汽車和機(jī)器人是TI近年來的兩大戰(zhàn)略布局方向，也是此次參展的核心主題。來自汽車和機(jī)器人領(lǐng)域的兩位本土合作伙伴：中車電驅(qū)和高創(chuàng)運(yùn)動，也在展臺與TI舉行了聯(lián)合新品發(fā)布。在新品發(fā)布之后，我們也有幸采訪到了德州儀器中國華南區(qū)總經(jīng)理王運(yùn)健，針對TI在汽車和機(jī)器人領(lǐng)域的布局進(jìn)行了深入探討。

汽車電子電氣架構(gòu)升級，一場成本、性能和安全之間的綜合博弈

當(dāng)前汽車電子電氣架構(gòu)正在發(fā)生變化，雖然各家的域控架構(gòu)設(shè)計各不相同、尚未走向收斂，但有兩個統(tǒng)一的趨勢：一是對于汽車電子芯片的需求量越來越大；二是對于邊緣計算的能力要求越來越高。王運(yùn)健表示，無論客戶是采用整合式、分區(qū)式還是分域式的架構(gòu)設(shè)計，對于電子需求是越來越高的。如果客戶要做分布式的系統(tǒng)，那么系統(tǒng)之間的通信成本就會越來越高，此外還包括不同域控制器的計算能力提升，以及每個域控制器上所需要的供電、所需要的信號采集等等，這些都是汽車芯片供應(yīng)商的市場機(jī)會所在。

對于TI而言，其在汽車電子領(lǐng)域的優(yōu)勢在于寬廣的車規(guī)產(chǎn)品布局：在域控方面，TI有TDA4和Sitara?系列高性能處理器；在電機(jī)控制器方面，TI有TI C2000?和Sitara?系列可以選擇；在供電需求方面，TI有DC/DC等豐富的模擬產(chǎn)品型號；在通信方面，TI有高速SerDes芯片、車載CAN通信等底層硬件接口。

另一個關(guān)于汽車芯片的重點(diǎn)在于要符合車規(guī)認(rèn)證。而據(jù)王運(yùn)健介紹，TI的車規(guī)產(chǎn)品是從芯片設(shè)計階段就根據(jù)車的要求來做的，從設(shè)計之初就考慮到更多的安全性和可靠性，包括產(chǎn)品的互相備份、產(chǎn)品的功能安全設(shè)計、FMEDA這些的安全文檔等；并且最終測試時也會安好車的流程來做測試。但對于客戶而言，選擇一款車規(guī)芯片并不意味著整個系統(tǒng)設(shè)計就能夠通過車規(guī)認(rèn)證，因此TI在本身自己提供的汽車芯片符合ISO2626的車規(guī)認(rèn)證的同時，更多地還會參與到客戶的系統(tǒng)設(shè)計的討論中，幫助客戶從系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)車規(guī)功能安全的系統(tǒng)設(shè)計。

此外，針對汽車類客戶的設(shè)計成本優(yōu)化，王運(yùn)健認(rèn)為要從系統(tǒng)層面的創(chuàng)新來幫助客戶實(shí)現(xiàn)成本降低。“我們和車廠的深度合作，更多的是要定義未來的產(chǎn)品方向?！蓖踹\(yùn)健分享到，“例如將多路的電源集成在一起，就可以減少成本和空間；選擇合適的處理器性能，也會影響成本；另外，通信的方式是用CANFD還是用LIN帶接口、帶供電的？這些都是對未來系統(tǒng)成本有較大影響的因素?！?

左一：德州儀器中國華南區(qū)總經(jīng)理王運(yùn)健

【中車電驅(qū)發(fā)布全新電池控制器平臺，TMS320F280039助力成本性能雙效提升】

此次中車電驅(qū)在TI展臺聯(lián)合發(fā)布的新品是“全新電機(jī)控制器主控平臺”，該控制器采用了TI的TMS320F280039作為主控芯片，專為A0級和A級車打造，覆蓋的動力范圍包括40kW-170kW。據(jù)湖南中車時代電驅(qū)科技有限公司研發(fā)部長李靖介紹，這款全新的電機(jī)控制器具備三大優(yōu)勢，第一，布板緊湊，用很小的板面積來覆蓋電驅(qū)所需要的功能；第二，主控芯片符合ASIL-B標(biāo)準(zhǔn)，為客戶系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)ASIL-B提供了很好的基礎(chǔ)；第三，性價比較高。

TMS320F280039是如何幫助中車電驅(qū)的控制器在更低成本的同時又實(shí)現(xiàn)了全部功能的覆蓋？旋變軟解碼是一個重要功能。電機(jī)控制中有一個很重要功能是電機(jī)位置判斷，傳統(tǒng)方案都是采用專門硬件進(jìn)行電機(jī)位置識別。而TMS320F280039中專門內(nèi)置了一個名為CLA的協(xié)處理器，該處理器針對三角函數(shù)進(jìn)行了大量的優(yōu)化，專門用于電機(jī)位置的軟件解碼，從而有效加速了控制器的電機(jī)位置識別，同時幫助客戶減少了一個電機(jī)位置識別硬件的成本。

據(jù)了解，德州儀器與中車株洲電力機(jī)車研究所及其下子公司中車時代電氣合作已逾15年，合作的領(lǐng)域涉及軌道交通、新能源裝備、汽車與工業(yè)三大產(chǎn)業(yè)集群。此次中車電驅(qū)電機(jī)控制器主控平臺采用了德州儀器 TMS320F280039-Q1微控制器產(chǎn)品。作為TI C2000?產(chǎn)品系列的一員，TI TMS320F280039-Q1產(chǎn)品集成了可靠穩(wěn)定的旋變軟解碼方案，可提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，大幅節(jié)約成本，能夠?yàn)榭蛻籼峁┚哂惺袌龈偁幜Φ碾婒?qū)方案。此外，該產(chǎn)品憑借TI C2000?高性能電機(jī)控制算法，擁有豐富的外設(shè)資源以及良好的生態(tài)系統(tǒng)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各種市場中的解決方案中。

王運(yùn)健表示：“TI C2000?產(chǎn)品性能是經(jīng)過驗(yàn)證的，這絕非我們自夸，而是來自客戶的真實(shí)體驗(yàn)，我們看到很多客戶自然而然地選擇了C2000?的產(chǎn)品。”目前C2000?0已經(jīng)發(fā)展到了第三代產(chǎn)品，而TI也在積極進(jìn)行第四代產(chǎn)品的研發(fā)，甚至已經(jīng)規(guī)劃到了第五代。隨著C2000?系列的不斷出貨和升級，該系列產(chǎn)品的成本競爭力會越來越強(qiáng)；而且隨著大量出貨積累來的對客戶需求的深入理解，TI也會在后續(xù)產(chǎn)品型號中集成更多符合客戶需求的模擬功能，從而使其更加貼合客戶的未來實(shí)際應(yīng)用需求。

應(yīng)對機(jī)器人四大挑戰(zhàn)，Sitara?+C2000?一步搞定

除了汽車外，機(jī)器人也是一個非常有潛力的應(yīng)用方向。雖然機(jī)器人市場增長不如汽車那么明顯，但是隨著制造業(yè)的升級以及機(jī)器人在消費(fèi)、生活和服務(wù)各行業(yè)逐步普及，整個機(jī)器人領(lǐng)域的增長空間是巨大的。但當(dāng)機(jī)器人和我們走的越來越近，協(xié)作機(jī)器人也就有著更高的技術(shù)要求。

據(jù)王運(yùn)健分享，機(jī)器人領(lǐng)域主要有四大挑戰(zhàn)：第一是更精確和精準(zhǔn)的動作；第二是更智能；第三是更安全；第四是更綠色。在更精確動作方面，TI的C2000?采用高精度的PWM波控制，能夠讓執(zhí)行單元非常細(xì)微，從而做到高精度的控制。在智能方面需要的是更高的算力，TI的TDA4可以達(dá)到最高32TOPS的高算力，滿足更多AI感知和云端需求。更安全指的是能夠感知到人體的存在，不會造成意外傷害。TI的毫米波雷達(dá)和其他傳感器芯片能夠幫助機(jī)器人更精準(zhǔn)感知到外界環(huán)境。而在綠色方面，TI提供了SiC、GaN等高能效的驅(qū)動方案，可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)更高開關(guān)頻率和轉(zhuǎn)化效率，從而降低整機(jī)功耗。

“如今隨著嵌入式模擬智能技術(shù)的快速變化，未來的機(jī)器人技術(shù)可能比以往任何時候都更加自主，豐富我們與世界的互動方式?！蓖踹\(yùn)健分享到，“利用德州儀器的精確電機(jī)控制、邊緣處理計算技術(shù)、智能傳感和先進(jìn)的實(shí)時通信創(chuàng)新技術(shù)，可以為客戶帶來更高的效率、更低的成本和更好的體驗(yàn)?！?

【高創(chuàng)運(yùn)動控制發(fā)布新型多軸驅(qū)動平臺，Sitara? MCU助力實(shí)現(xiàn)多軸同步零延時】

在回到此次進(jìn)博會上機(jī)器人相關(guān)的重磅產(chǎn)品發(fā)布上，高創(chuàng)運(yùn)動控制的新型多軸驅(qū)動平臺引人矚目。針對機(jī)器人領(lǐng)域?qū)﹄娍毓耋w積和多軸同步控制要求逐漸提高的痛點(diǎn)難點(diǎn)，德州儀器的Sitara? MCU 以及 C2000? 系列DSP芯片，為高創(chuàng)運(yùn)動控制的工業(yè)機(jī)器人提供了高性能、高可靠性和多協(xié)議支持的解決方案，使其具有可應(yīng)用于工業(yè)4.0機(jī)器人應(yīng)用的成本效益。

據(jù)高創(chuàng)運(yùn)動控制公司總經(jīng)理孫軍凱介紹，過往在機(jī)器人里留有的安裝空間比較狹小，同時算力有比較高的要求。此次高創(chuàng)運(yùn)動控制的新型多軸驅(qū)動平臺依托德州儀器的Sitara? 4核芯片技術(shù)，把軸的控制、邏輯的控制、運(yùn)動的規(guī)劃、以及Web通訊都集成在一個芯片里面，在一個非常小的空間里實(shí)現(xiàn)了幾乎是零延遲的軸到軸控制效果，把國內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動控制性能達(dá)到了數(shù)倍甚至幾十倍的提升。

王運(yùn)健表示，高創(chuàng)運(yùn)動控制的新型多軸驅(qū)動平臺所采用的Sitara?處理器芯片具有豐富外設(shè)，功能安全和信息安全功能，支持常見協(xié)議，包括以太網(wǎng)/IP、EtherCAT、Profinet、IO-Link Master和千兆位以太網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動所需的連接性、性能、M4F 安全島和高級功能。此外該平臺還采用了C2000?系列DSP芯片。作為行業(yè)領(lǐng)先的實(shí)時控制芯片，德州儀器在這一技術(shù)上有超25年的經(jīng)驗(yàn)沉淀，全球出貨量逾10億顆，以其穩(wěn)定的品質(zhì)廣泛應(yīng)用于機(jī)器人，馬達(dá)驅(qū)動，汽車，光伏儲能等各種高實(shí)時性要求系統(tǒng)?；诖耍轮輧x器為客戶的馬達(dá)驅(qū)動應(yīng)用提供了更高響應(yīng)速度。

通過TI Sitara? MCU+DSP 架構(gòu)，能夠幫助伺服驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 2 至 8 軸的靈活軸數(shù)配置，提供高可靠性的實(shí)時控制?！拔覀円恢痹谘芯慷噍S同步的問題。多軸同步的優(yōu)勢在于使用集成的芯片，可以減少不同芯片之間的傳輸和響應(yīng)時間。TI采用了同一種處理器，但它包含了多個核心，這些核心之間通過內(nèi)部的高速通信總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這樣可以大幅提升系統(tǒng)的響應(yīng)速度。這是我們的一個重要賣點(diǎn)，就是利用多核處理器來實(shí)現(xiàn)多軸控制，降低了處理器之間的通信成本?！蓖踹\(yùn)健總結(jié)到。

結(jié)語

當(dāng)下各個應(yīng)用市場均處于底部波動周期中，但TI更關(guān)注的是長期價值。而且憑借著產(chǎn)品線的廣度，TI并不容易受到單一市場的周期影響，而是能夠更容易熨平周期變化。王運(yùn)健強(qiáng)調(diào)，TI擁有領(lǐng)先的設(shè)計能力、以及很穩(wěn)定寬廣的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；而與此同此，客戶需求才是TI持續(xù)關(guān)注的重點(diǎn)，通過對于客戶需求深入了解，TI能夠捕捉到其中的共性和差異化。通過客戶未來需求來提前定義更有競爭力的產(chǎn)品。