2025年2月28日，北京 | 由中国开放指令生态（RISC-V）联盟主办的2025 RISC-V生态大会及2024年联盟年会于上周成功举办！高性能微控制器产品及嵌入式解决方案提供商上海先楫半导体科技有限公司（先楫半导体，HPMicro）于年初在CES2025发布的新品——HPM6E8Y微控制器芯片，凭借其高性能、高集成度、小封装及简单易用等优势荣获 “芯片创新奖”！

HPM6E8Y--构建更高效、更实时、更稳定的机器人“神经”网络

HPM6E8Y高性能MCU内置RISC-V双核，集成2个以太网PHY收发器，不仅支持EtherCAT从控制器（ESC: EtherCAT Slave Controller），还支持多达3个外部端口的时间敏感网络（TSN: Time Sensitive Networking）千兆以太网交换机，同时拥有32通道高分辨率PWM输出及∑∆数字滤波器，为高精度运动控制系统量身打造出色的硬件平台。该系列产品能够确保以太网通信的高度实时响应与极低延迟，完美适用于小空间、大算力、强通信的高性能伺服电机控制、机器人运动控制等工业自动化场景，使其成为机器人关节、紧凑型伺服驱动器等应用的理想之选，进一步提升了系统的集成度与性能优势。

先楫半导体始终致力于为客户提供高性能、高可靠性的芯片产品和解决方案。未来，先楫半导体将继续加大研发投入，不断创新，推出更多具有竞争力的产品，为客户创造更大价值，助力中国芯片产业的发展。

2025年1月9日，美国 拉斯维加斯丨全球瞩目的国际消费电子产品展（CES 2025）盛大开幕，来自世界各地的科技巨头与创新企业齐聚一堂共同展示最新的科技成果。中国高性能微控制器产品及嵌入式解决方案提供商上海先楫半导体科技有限公司（先楫半导体，HPMicro）闪耀登场，发布了专注于机器人运动与控制的高性能MCU产品——HPM6E8Y系列，为火热的机器人市场注入新的活力。

先楫半导体创始人兼CEO曾劲涛在CES展会现场表示：“非常高兴代表先楫半导体站在CES这一全球科技创新的前沿舞台上跟大家分享我们的新品——HPM6E8Y系列。这款芯片为机器人关节的高精度运动控制量身打造，具有高性能、高集成度、小封装及简单易用等特点。我们相信，通过这颗芯片的应用，将极大地推动伺服电机控制、机器人技术乃至整个工业自动化领域的进步，我们期待与各位携手共创工业智能化的辉煌未来！”

HPM6E8Y系列MCU内置RISC-V双核，集成2个以太网PHY收发器，不仅支持EtherCAT从控制器（ESC: EtherCAT Slave Controller），还支持多达3个外部端口的时间敏感网络（TSN: Time Sensitive Networking）千兆以太网交换机，同时拥有32通道高分辨率PWM输出及∑∆数字滤波器，为高精度运动控制系统量身打造出色的硬件平台。HPM6E8Y系列能够确保以太网通信的高度实时响应与极低延迟，完美适用于小空间、大算力、强通信的高性能伺服电机控制、机器人运动控制等工业自动化场景，使其成为机器人关节、紧凑型伺服驱动器等应用的理想之选，进一步提升了系统的集成度与性能优势。

产品性能

• 高性能RISC-V双核，主频高达600MHz

• 高达 2MB SRAM，4MB FLASH， 4Kb OTP

• 千兆以太网交换机，支持TSN，3个外部端口+1个内部端口

• EtherCAT Slave控制器，3个MAC端口

• 1个千兆以太网MAC控制器

• 2个100Mbps以太网PHY

• 32通道高分辨率PWM控制器，100ps

• 增量式和绝对值位置传感器接口 x4

• 串行编码器输入/输出：支持多摩川，BISS-C，ENDAT等

• 8个CAN-FD接口

• 4个16b SAR ADC

• 2个4通道ΣΔ滤波器

• 289MAPBGA，14x14，0.8 pitch

• 196MAPBGA，12x12，0.8 pitch

• 工作温度：-40 ~ 105˚C TA

产品优势

1. 全链路的高带宽、高实时性通信

机器人的运动控制需要兼顾通信的高实时性及高带宽，以确保机器人能够迅速响应外部指令和环境变化。HPM6E8Y系列通过内置的SOC高速总线扩展EtherCAT从站控制器，提供卓越的通信数据带宽，完美满足了从运动控制器到执行器之间的全链路高速通信需求，确保数据传输的高效与流畅。

2. 高度集成化

机器人发展的一个重要趋势是小型化，鉴于各类电子控制系统的空间有限，需要严格控制电路板PCB的面积。HPM6E8Y系列MCU芯片在提供小尺寸封装的同时，片上集成了各类模拟数字接口，甚至集成了通讯接口的物理层收发器，如Ethernet PHY等，可以有效减少外部器件使用，减小PCB尺寸。

3. 精确控制感知系统

伺服电机的精准控制得益于先进的控制感知系统，是实现机器人精确运动和操作的关键。HPM6E8Y系列内置领先的外设，如拥有100ps的高分辨率PWM模块，集高速转换和高分辨率于一体的16位ADC，Sigma-Delta滤波器，以及片上DAC，运算放大器，高速比较器等，为运动控制的执行和感知提供坚实的保障。

4. 高算力，低功耗

机器人运作需要处理大量的传感器数据，并运行复杂的运动控制算法。HPM6E8Y系列主频高达600 MHz，其性能表现卓越达到了3390 CoreMark™的基准测试分数，同时还具备1710 DMIPS的处理能力，能够支持高强度的数据处理和算法运行，并且在保证性能的同时，实现低功耗设计，以延长使用寿命或降低能耗。

快速验证方案

先楫半导体提供机器人关节伺服演示系统，助力芯片快速验证进程。

该方案的特点：

• 内置HPM6E8Y芯片

• 支持CiA402（CSV，CSP）

• 支持FOE（OTA）

• S曲线

• 保护功能：过流，过压，欠压，过温，飞车，编码器断线

• 支持hpm_monitor_studio

供货信息

HPM6E8Y系列现已提供芯片样片出售，购买链接请戳先楫半导体官网：

1、前言

人形机器人，作为人工智能和自动化领域的尖端技术，承载着许多复杂的工程挑战。要实现其自主移动、动态平衡、智能感知等功能，需要融合高级控制算法、传感器集成、实时反馈与调整以及人工智能等技术。而作为实现这些目标的关键，主控芯片的选择起着至关重要的作用。

今天我们将探讨人形机器人面临的技术难点，以及为什么上海先楫半导体 HPM6E00 系列芯片因其体积小、性能强大、丰富的外设功能而成为该领域的理想选择。

2、人形机器人核心技术难点

1）动态平衡与高级控制算法

人形机器人的动态平衡是其能否实现稳定行走、站立、甚至跑步和跳跃的核心技术。为了保持平衡，机器人必须实时采集自身和环境的各种数据，并通过动态平衡算法（如逆运动学、状态反馈控制等）调整各关节的动作。

机器人在不同环境中行走时，其重心会随时变化，如何让机器人在不倒下的同时完成复杂动作是一个极为困难的任务。这涉及到多轴运动控制以及复杂的力学计算，通常需要使用模糊控制、PID控制等方法进行动态实时调整。控制系统的实时性要求极高，每毫秒内都需要快速处理数据并做出调整。

2）传感器集成与实时反馈

为了实现精准控制，人形机器人需要集成大量的传感器，包括惯性测量单元（IMU）、力传感器、位置传感器、加速度计和陀螺仪等。这些传感器的数据需要快速传输到主控芯片，并由芯片通过高级算法进行计算和处理。

实时反馈和调整是人形机器人精确动作控制的关键。传感器采集的数据需以毫秒级的速度传输至主控芯片，随后主控芯片对各个关节电机发出调整指令，确保机器人的动作与外部环境变化保持同步。

3）人工智能与机器学习

为了让机器人在复杂环境中具备自主学习能力，人工智能（AI）和机器学习（ML）算法被广泛应用。通过深度学习和强化学习，机器人可以根据环境变化自我调整并优化行为。这些算法需要芯片具备强大的计算能力，以在极短时间内处理大量数据并做出智能决策。

例如，通过视觉识别和行为预测，机器人可以避开障碍物或与人类进行交互，提升其在复杂场景中的适应性和稳定性。

3、上海先楫半导体 HPM6E00 系列芯片的应用优势

面对人形机器人技术中的诸多挑战，选择一款高性能且功能齐全的主控芯片尤为重要。上海先楫半导体的 HPM6E00 系列芯片凭借其小巧的体积、强大的计算能力和丰富的外设支持，为解决这些难点提供了卓越的解决方案。

1）体积小，BGA封装

HPM6E00 系列芯片采用BGA封装，使其体积小巧、便于集成。人形机器人对硬件体积有严格要求，尤其是为了保持平衡和移动灵活性，系统需要在有限的空间内搭载尽可能多的传感器和功能模块。BGA封装不仅节省了空间，还具有良好的散热性能，有助于确保芯片在高强度运算中保持稳定。

2）丰富的性能支持高级控制算法

HPM6E00 系列芯片内置高性能多核处理器，支持实时处理复杂的运动控制算法。芯片内的PWM（脉宽调制）与硬件电流环控制功能，尤其适用于电机驱动与控制，可以实现机器人关节电机的精确调节。结合ADC（模数转换器），HPM6E00 能够高效采集电机和传感器的反馈数据，并通过硬件电流环实现快速闭环控制。

这种高效的实时控制系统能够迅速响应机器人每个关节的状态变化，确保其在行走、站立、转弯等过程中保持稳定。

3）EtherCAT 接口与 TSN（时间敏感网络）支持

HPM6E00 系列集成了EtherCAT接口，它是一种工业级实时通信协议，广泛应用于机器人和自动化控制中。EtherCAT 提供极低的延迟和高带宽，使机器人能够在毫秒级传输传感器数据和控制指令，确保动作控制的准确性和同步性。

同时，HPM6E00 支持TSN（时间敏感网络），可以为机器人内的多种传感器提供精确的时间同步。在动态平衡控制中，各传感器的数据需要实时同步处理，TSN 能够保证多传感器数据的无缝融合，避免因数据不同步而导致的控制误差。

4）多路 CANFD 接口

为了满足机器人复杂模块之间的通信需求，HPM6E00 系列提供了多路 CANFD 接口，这是一种高速、抗干扰能力强的通信协议。CANFD 支持更高的带宽和数据帧，可以快速、稳定地传输关节控制器、传感器和执行器之间的数据。

在人形机器人中，关节电机、传感器和主控单元之间的数据交换至关重要，CANFD 接口能够确保这些模块间的通信可靠性和实时性。

5）硬件电流环与编码器数据处理

HPM6E00 系列芯片包含：4 个 8 通道增强型 PWM 控制器，PWM 调制精度高达100ps；多种运动传感器接口，包括增量式和绝对值位置传感器接口，旋转变压器解码接口和磁编码器接口；脉冲式位置输出接口和绝对值位置输出接口；包括运动控制单元，空间矢量变换和闭环控制器在内的硬件运动控制环路。      

内置的硬件电流环功能，可以极大提高电机控制的精度和响应速度。在人形机器人中，精确控制电机是确保关节灵活性和动作准确性的基础。通过与编码器的集成，HPM6E00 可以实现对关节位置、速度的高精度监测。

4、总结

人形机器人技术的不断发展依赖于先进的控制算法、传感器集成、动态平衡与实时反馈等技术的突破。而上海先楫半导体 HPM6E00 系列芯片凭借其小巧的设计、丰富的外设功能、高性能处理能力和强大的实时通信能力，为人形机器人行业提供了理想的技术支持。

通过集成 PWM 控制、硬件电流环、EtherCAT、TSN 和多路 CANFD 接口，HPM6E00 系列芯片不仅满足了机器人对精确控制和快速响应的需求，还在复杂的实时反馈系统中展现出卓越的稳定性和性能优势。它无疑将为未来人形机器人技术的发展注入强大动力。

简 介

先楫半导体为客户提供了480MHz - 1GHz的不同主频高性能MCU，适用于不同高算力、实时控制要求的场合。在电机、电源应用场合，需要us级响应和运算，对响应时间的一致性、快速性都有非常高的要求。随着MCU主频提高，MCU的存储方式和总线频率也更加多样化，先楫MCU中内部有ILM、DLM、AXI_SRAM、flash等多种存储空间，但同时不同存储需要的时钟也不同，给软件工程师设计带来很大困扰。先楫在官网已经提供了优化DSP和FFT运算、使用片上SRAM等相关应用文档。

本文重点简述基于电机、电源应用的具体代码优化方案。

1、ILM程序优化

以下展示的是HPM6280的系统框图

CPU内部包含了ILM、DLM、cache，这些内存都可达 600Mhz主频。AXI总线上有AXI_SRAM和ILM_SLV、DLM_SLV，访问频率可达200MHz，总线宽度64bit，可以cache缓存。XPI接口为QSPI总线，最高频率133Mhz，双沿采样，通常只有4bit宽度。其中AHB总线还有32kbyte SRAM，但主要用于外设存储，这里不做赘述。

实际应用中程序都会放到flash中存储，而XPI的接口速度极大限制了代码执行效率。此外，由于XPI接口是可以cache缓存，导致XPI执行时cache命中和没有命中的运行时间差别非常大，代码一致性很差。为了方便客户使用，可以生成工程时选用debug/release模式，指定程序在ILM中执行。随后通过先楫manufacture tool可以实现镜像功能，即生成在从FLASH 加载的RAM启动镜像。通过这种方式实现代码完全在ILM中执行。

镜像助手可将SDK中的debug/release 构建的应用转化为FLASH启动镜像。

关键参数:

• 固件首地址相对容器首地址偏移

• 加载地址

• 入口点地址

2、SEGGER编译优化在AXI_RAM执行

由于ILM空间限制，很多电源或电机复杂应用无法将程序全部放到ILM中执行，会导致因读取存储速度限制了CPU算力。 

HPM6200、HPM6E00系列在AXI总线的大容量SRAM可以配置成程序存储，其中HPM6260、HPM6E60还可以将CPU1的ILM、DLM配置到AXI总线上，基本满足了绝大部分应用。AXI RAM主频可达200Mhz，64bit位宽，有cache缓存，可以大大减少程序读取对CPU性能的影响。 

segger编译器可以自动生成flash加载到RAM的拷贝代码，只要在linker文件中配置相应特性，不需要额外修改flash拷贝代码。 

在linker文件中重新划分AXI RAM，增加代码区域。在软件中指定代码生成后存放区域。 

通过SDK GUI直接指定修改后的linker文件，即可实现代码在ILM+AXI RAM中执行。

代码指定区域可以通过SEEGER IDE批量指定文件或文件夹的程序放置区域，也可以在函数名前面增加函数宏定义。

3、GCC编译优化在AXI_RAM执行

先楫产品支持Andes加速指令，可以加速三角函数、指数运算等复杂运行速度，但同时需要GCC编译器支持。 

在linker文件中重新划分AXI RAM，增加代码区域。在软件中指定代码生成后存放区域。

与segger编译器不同，GCC编译需要增加额外代码实现flash加载到RAM的拷贝，需要修改相应的reset.c文件。 

支持Andes加速指令需要引用hpm_math.h库文件，会调用libdspf.a、libdspd.a、libdsp.a等封装库。由于封装库非明文代码，无法通过常规方法指定代码存放区域，导致调用该代码时会因代码放置在flash降低整体执行速度。需要在linker文件中额外配置响应代码区域分配。 

GCC编译后无法像segger一样编译后通过图形显示生成代码的占有率，且map文件阅读性差。对gcc编译的map文件需要引用AMAP.EXE工具。

GCC编译需要增加额外代码实现flash加载到RAM的拷贝，相应代码位于 SOC/HPM6XXX/TOOLCHAINS/GCC/reset.c 中。

在reset.c中函数c_startup实现flash到RAM程序的拷贝。 

程序运行时，会以start.s开始，进入main函数之前先调用c_startup 函数完成程序搬移，在客户的应用代码中不会因程序放置位置不同而增加额外操作。

4、优化小知识

segger编译器会将所有常数默认为定点数，即使该常数为小数，也需要在对应常数前加强制浮点转换或者在常数后面加“f”做说明。 

函数的inline定义在optimization level=0时是无效的，需要把优化等级设为1或更高。 

建议将常用函数或变量通过attribute属性定义到“.fast”和“.fast_ram”。 

先楫MCU为多总线系统，当CPU读写外设时会有时钟同步问题，建议在配置外设时尽量提高外设频率，减少时钟同步延迟。 

HPM6260以及HPM6E60可以通过ILM_SLV、DLM_SLV接口可以将CPU1的内部存储作为AXI_RAM使用。

在科技日新月异的今天，精准定位与姿态感知技术已成为众多领域不可或缺的一部分。IMU（Inertial Measurement Unit，惯性测量单元）产品，以其高精度、高稳定性的特点，不仅应用于高科技领域如航空航天、机器人与运动分析、自动驾驶与无人系统等，还深入到了我们的日常生活如智能手机、VR/AR体验等。无锡凌思科技有限公司（以下简称“凌思科技”）推出的内嵌上海先楫半导体科技有限公司（以下简称“先楫半导体”）运动控制MCU HPM5300系列芯片的高性能惯性测量单元——LINS620，具备体积小、重量轻、抗震性及抗过载能力强的特点。LINS620内置三轴陀螺仪和三轴加速度计，稳定运行中的陀螺仪零偏为0.8°/h（Allan），加速度计零偏为20ug（Allan），用于载体的精确导航、控制和动态测量，并采用高精度MEMS惯性器件，具备高可靠性和高硬度，在恶劣环境下仍能准确测量移动载体的角速度和加速度。

凌思科技作为一家集数据、软件、服务于一体的传感系统集成商，坚持做中国最好的IMU产品。先楫芯片以其高性能、低功耗、丰富的接口和强大的模拟性能等特点，为我们的IMU产品提供了很好的支持，让我们的IMU产品在导航、定位和控制领域具有更高的竞争力，为客户提供更优质的使用体验。

——凌思科技创始人，赵 炜

我们很高兴看到先楫芯片与凌思科技IMU产品实现了完美的结合。凌思科技在国内MEMS惯性测量组件的研发及生产方面有着领先的技术和实力，先楫HPM5300芯片的高性能运动控制能力与IMU的精准定位追踪能力进行创新性的融合，为智能系统注入了更强大的智慧和感知能力。

——先楫半导体执行副总裁 市场销售，陈 丹（Danny Chen）

LINS620高性能惯性测量单元

方案特点：

• 三轴陀螺仪，量程 ±450°/s

• 三轴加速度计，量程 ±20g

• 高带宽 200Hz

• 工厂内部零偏温度补偿，线性度，交叉轴误差校准

• 温度补偿范围：−40°C ～ +85°C

• 通讯接口：RS422

• 内置温度传感器

• 电源供电范围: 5V

• 抗震性：2000g

体积小、重量轻：

机械尺寸图 (单位: mm)

不仅研发技术过硬，凌思科技还具备规模量产的产能，可量产产品20000套/月，在无锡配备1500平米的新厂房并且在新建成的江西九江生产基地，年产量可达50万套。目前已量产十多款产品，包含这款最新的内嵌 HPM5300芯片的 LINS620高性能惯性测量单元。

凌思科技研发团队表示，该款IMU产品在选用先楫半导体HPM5300系列芯片时，主要考虑到这款芯片具备以下优势，能够满足IMU产品的实际需求，并提升产品的整体性能和竞争力。

• HPM5300具备高算力、高稳定性，可以支撑IMU产品测量的精度和可靠性。
  

• 高效率的数据处理能力以及低功耗，以延长设备的使用时间。

• 高集成度和较小的封装，更利于集成到IMU设备中。

• 有较好的兼容性与可扩展性，以适应未来IMU产品升级和功能拓展的需求。

最后，HPM5300系列有较高的性价比，并且先楫企业能够提供AEC-Q100 认证及其他相关的资质保障，以确保产品及供应链的安全稳定。

运动控制MCU HPM5300

HPM5300系列是先楫半导于2023年中发布的一款高性能运动控制MCU，支持双精度浮点运算及强大的DSP扩展，主频480MHz，达到甚至超越国际主流高性能MCU产品，满足大多数应用场景下的开发需求。主控芯片主频不够不再是限制运控能力的瓶颈，HPM5300系列能够做到高速运算，同时提升带宽，高带宽带来更快的指令响应时间，配合HPM5300独有的自主知识产品“高精度位置传感器系统”，支持主流多种类位置传感器，为运动控制带来独特的体验。

随着近年来人工智能、物联网、5G等前沿科技的不断发展，传感器市场需求逐步增长。在惯性传感器产品中，IMU市场份额最大。根据芯谋研究，2022年国内IMU市场规模达到43.1亿元，预计2027年达到75.5亿元，年均复合增长率达11.9%。市场蓬勃发展，展现无限商机。先楫半导体将继续携手凌思科技推出更多的高性能IMU系列，期待让全球客户都用上内嵌先楫芯片的中国设计生产制造的MEMS惯导产品。