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高效能浮點運算為後盾 FPGA強攻馬達控制市場

2013-01-14
現場可編程閘陣列(FPGA)積極搶占數位訊號處理器(DSP)與微控制器(MCU)在馬達控制市場的占有率。由於環保意識抬頭,因此系統中馬達耗電的議題日益受到重視,而FPGA憑藉高效能浮點運算功能,可提升馬達運轉精確度,進而減少功耗,因此逐漸侵蝕現有DSP與微控制器在馬達控制市場的版圖。
Altera亞太區工業業務部市場開發高級經理江允貴表示,雖然該公司首次進軍工業馬達控制市場,但憑藉高效能FPGA的優勢,預期將可順利打下一片天。
Altera亞太區工業業務部市場開發高級經理江允貴表示,由於目前馬達運轉採用回授控制的架構,要進一步節省能源,控制元件即時做出正確運轉與狀態的控制指令將相當關鍵,因此需要運算能力較佳的浮點運算單元(FPU),才能勝任。然而目前現有的DSP無法做到即時反應;而已具備浮點運算功能的微控制器,性能上尚無法滿足馬達省能的要求,因此開創內建處理器與DSP的FPGA新市場機會。

整合DSP與處理器的FPGA,除具備較佳的浮點運算效能外,其可編程特性還可提供工業應用變更設計的彈性。另一方面,工業馬達控制不僅要求即時與較高的效能外,節省成本、安全與可靠性亦相當重要。

就降低成本方面來看,江允貴舉例說明,以目前工業產線機器手臂而言,最少需要四至六顆馬達,才能讓機械手臂靈活運轉,不過市面上應用於工業馬達控制的DSP與32位元微控制器僅可控制單顆馬達,成本相對較高,也將耗費較高功耗,但整合DSP與處理器的FPGA,僅需一顆元件即可控制六顆馬達,讓工業機器手臂達到省電及省成本的目標。

目前包括上海三菱電機等業者已改用FPGA作為馬達控制核心元件。江允貴認為,FPGA具備的彈性與效能將可為工業領域帶來更多的創新,並讓馬達裝置從此不再與高耗電畫上等號。

有鑑於FPGA在工業控制領域應用日益增溫,Altera也推出基於系統單晶片(SoC)FPGA的新設計套件。江允貴指出,Altera新的馬達控制開發框架及功能安全資料套件,不但可讓工業馬達應用廠商縮短設計時間,也可順利讓產品取得IEC 61508認證。

此外,工業應用須結合通訊技術,以達到更有效率的管理,因此促使乙太網路獲得市場青睞。為完備工業市場競爭利器,Altera亦發布新的高整合FPGA架構工業乙太網路設計,結合馬達控制開發框架,將可打造完整且多功能的工業應用系統。江允貴指出,新的乙太網路設計方案讓工業系統開發人員毋須預先支付授權金,即可取得工業乙太網路通訊協定,加速系統的設計。

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