先楫半导体的高性能MCU芯片系列产品具高扩展性、高品质、高可靠性及寿命保障等特点，加上有软件保障、方案商生态保障以及服务经验优势，能够帮助工业领域应用的客户朋友们快速选型和方案落地。

目前，先楫高性能MCU芯片的方案能很好地服务于有工业、储能、汽车电子等应用需求的各类客户，赋能客户的创新，加速客户产品化的进程。下面一起来看看先楫半导体的产品方案在各个领域的应用案例。

01、电机控制

近年来，不管是工业自动化领域，还是汽车领域，抑或是生活家电领域，各个终端市场对电机性能都提出了更高的要求。它们不仅需要电机能够做到高效率和多功能控制，还需要电机在追求高转速的同时实现低噪音低振动的控制效果。在与日俱增的高标准性能要求下，高性能成了电机芯片竞争的关键。

具体来看，当前工业应用多轴伺服运动控制系统对响应时间、响应速度和稳定性等指标要求越来越高，传统四轴伺服运动控制系统多采用模块化方式集成，HMI+Ether CAT/NVUC等控制器+伺服驱动器（多个组成）的拓扑结构，所挂载的伺服驱动器越多，数据传输和处理越复杂，控制精度、实时性、同步性能也相应受限。

而通过使用超高性能的HPM6750芯片可实现HMI与四轴伺服运动控制，无需总线通信反馈与交互控制，片内完成所有数据采集、处理和显示，对伺服控制和四电机的同步控制效率大大提高，如下演示视频为通过UI交互下的四轴伺服电机运动。

02、高性能 RFID 控制板

该方案为基于HPM6450高性能MCU设计的核心板，以BTB的形式和底板连接。主板功能主要用到了串口、以太网和大量的GPIO。主要用于公司内部的智能柜，上面集成了RFID识别、高频IC卡识别、指静脉识别、串口屏、温湿度传感器、灯带、电子锁、状态指示灯等功能。原来这些模块全部是接在工控机上面，客户开发都得对接不同的模块每个模块协议不统一，客户开发工作量大本设计主要就是实现底层的串口通信，并在底层做一些基础工作，比如温湿度轮询，然后通过以太网和PC实现数据交互。

03、 汽车仪表

汽车液晶仪表是一种网络化、智能化的仪表，液晶屏幕取代了指针、数字等现有仪表盘上最具代表性的部分，能显示车辆的基本信息，此外，能显示导航地图、多媒体等功能，涡轮压力、油门开度、刹车力度等信息，可同网络、外设及其他应用相连接，汽车液晶仪表是目前最先进的汽车仪表，也是未来的发展方向与趋势。汽车液晶仪表具备应用优势，符合汽车智能化、电动化的发展趋势。

以下视频为大家呈现了先楫半导体基于HPM6750高性能RISC-V MCU开发的汽车仪表方案。这款10.1英寸的仪表显示屏的分辨率达1280x480，超过了60万像素。借助HPM6750的高性能CPU，以及独立自主知识产权的显示系统，包括8图层混合显示控制器，以及2D图形加速单元，成功实现了动态流畅的显示车辆行驶的各种关键信息，包括车辆的速度，发动机转速，油箱的状态等等，还包括了一些行驶的辅助信息，比如当前的时间，安全带的状态，转向灯信息等等。得益于HPM6750显示系统的卓越设计，显示屏局部的图层刷新可由硬件完成，限制降低CPU负荷，显示的刷新率超过了60帧每秒。本方案借助了立功科技研发的 AWTK Designer PC拖拽开发工具，快速实现复杂UI设计，在HPM微控制器多图层和PDMA的加持下，轻松实现流畅效果。

04、双千兆以太网透传应用

LED大屏显示系统利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成大面积显示屏显示字符、图像等信息，具有低功耗、低成本、高亮度、长寿命、宽视角等优点，近年来随着LED显示技术的不断更新，广泛应用在各类媒体场合。

在LED大屏显示应用不断拓展的同时，大屏显示系统对刷新频率和延迟也提出了更严苛的要求：更高的刷新频率：刷新频率越高，显示的图像越稳定，眼睛感觉到疲劳可能性就越小；更低的延迟：整个数据链路的延迟进一步降低，减少闪屏或卡顿。

为确保LED大屏高刷新频率和低延迟，避免闪屏或卡顿的情况，就必须通过高速的链路来实时控制这些LED RGB灯。要实现更高刷新频率、更低延迟的LED大屏系统系统设计，主控芯片的选择非常关键。

HPM6750高性能MCU芯片可以有效满足LED大屏显示控制需求，该芯片支持2个以太网控制器ENET，支持标准以太网MAC，支持10/100/1000Mbps数据传输速率，支持RMII和RGMII模式的PHY，ENET以太网控制器自带DMA，因此在数据接收和发送上CPU负载为0。HPM6750通过以太网控制器，将两个PHY收到的以太网数据相互透传，透传速率达780Mb/s。基于高性能HPM6750的LED大屏显示方案在对实时控制要求极高的应用中丝毫不逊色于FPGA方案，不仅成本更低而且进一步降低了开发难度。

以下视频为大家呈现了，高性能HPM6750通过双千兆以太网透传的方案加双核加持完美解决高速的链路设计参考方案。

简介

HPM6000系列 MCU 是来自上海先楫半导体科技有限公司的高性能实时 RISC-V 微控制器，为工业自动化及边缘计算应用提供了极大的算力、高效的控制能力。上海先楫半导体目前已经发布了如HPM6700/6400、HPM6300等多个系列的高性能微控制器产品。在32位处理器中，都支持RV32-IMAFDCP指令集，包含整数指令集，乘法指令集，原子指令集，单精度浮点数指令集，双精度浮点数指令集，压缩指令集，DSP单元支持SIMD和DSP指令并且兼容RV32-P扩展指令集。    

【目录】该技术文档内容包含五个部分，在FFT性能测试和计算性能测试这两个部分的内容有详细的图文描述。

详阅请点击下载

2023年4月7日-9日，由工信部和深圳市人民政府主办的中国电子信息博览会（CITE2023）在深圳福田会展中心举行。而作为本次展会的核心论坛活动 — “中国电子元器件创新与供应链安全发展峰会” 于4月8日上午9:30 在深圳福田会展中心5F会议室牡丹厅拉开帷幕。上海先楫半导体科技有限公司受邀参与本次论坛，并现场进行了主题为《高性能MCU发展趋势和创新型替代分析》的分享，收获了众多好评。

作为国际半导体行业的资深人士，先楫半导体执行副总裁陈丹Danny Chen分析了制造业、新能源、汽车等行业的发展趋势、技术创新、未来方向等，并对作为核心器件的MCU做了深刻的思考和分享，结合动荡的国际形势和不确定的供应链风险，Danny 分享了先楫半导体在国产高性能 MCU 领域的发展方向：

1. 超强计算能力。随着边缘计算、人工智能、机器人控制等技术的快速进步，行业应用要求MCU拥有更高的算力，能完成更加智能、复杂的运算。MCU的主频快速提升，从一两百兆提升到800MHz及以上，甚至跨入GHz领域。先楫的半导体的HPM6000 系列在40纳米工艺上实现了GHz的突破，并在多核、FPU、DSP等领域开发了增强算力的硬件加速，从而使先楫的MCU在整体性能和Coremark的跑分上都处于业界中的领先地位。

2. 精准控制能力。MCU作为集运算、控制于一体的微控制器，除了高性能的CPU，必须具备精准、实时的控制能力。先楫HPM6000 系列中的16bit 分辨率的ADC、 12bit DAC, 高速模拟比较器，双精度FPU和皮秒级的高精度PWM等模块能极大帮助客户实现精准的信号采集、运算和控制。同时，MCU上集成可编程逻辑单元可以提高系统的鲁棒性和稳定性。

3. 卓越通讯能力。 不管是“黑灯”工厂还是“瓦特流+比特流”，工业领域中的通讯具有高速，实时和多样的特性，因此支持强大和丰富的通讯协议的能力是高性能MCU的必备。HPM6000包括了常见的UART、SPI、I2C等外设资源，还增加了像千兆以太网、高速USB、CAN-FD，甚至Ether CAT、TSN等更高带宽，更好的抗干扰能力的功能模块。

4. 出色多媒体能力。更友好的人机交互能力、智能和简洁的人机交互方式是未来的发展方向，这也对MCU提出了更强的多媒体处理能力的要求。先楫的HPM6000集成了支持 OPEN-VG 的2.5D GPU，和低功耗的自主研发的图形加速模块，还配有RGB，MIPI，LVDS等显示接口，及双目摄像头、数字麦克风等多媒体输入，多媒体能力完全媲美传统的AP方案。

先楫半导体将在以上领域中持续地迭代、完善和创新，向中国和全球的MCU市场推出有特色的高性能MCU产品。

Danny 认为，“我们正处在产业升级的关键时期，技术和产品的升级对作为核心器件的MCU提出了更为严格的要求，基于这样的背景下，国外各原厂大力投入高性能MCU开发。打造国产自主可控、国际领先的高性能MCU是先楫半导体的使命和价值体现！先楫半导体正是聚焦于填补这一市场空白。”

“先楫半导体致力于高性能嵌入式控制器芯片及解决方案开发，产品覆盖微控制器、微处理器和周边芯片，以及配套的开发工具和生态系统。先楫半导体先后发布高性能MCU产品 HPM67/64/6300 及HPM6200系列并已成功实现量产，今年还将有多款产品推出。产品以质量为本，所有产品均通过严格的可靠性测试，性能达世界领先水平。”

最后，Danny 还分享了两个基于先楫高性能 MCU 产品在行业内的实际应用案例。

一个是在运动控制领域的伺服驱动器，先楫的HPM6400系列产品帮助客户实现了单芯片控制4个伺服电机+LCD显示屏驱动，伺服控制上实现电流、速度、位置三环控制。片上集成的16Bit ADC取代传统的12bit ADC，可以进一步提高电流、电压的采集精度，提高伺服的定位精度。同时，片上也有丰富的外设，帮助客户提高连通性、可靠性等。

另一个是在新能源领域的光伏逆变器，得益于HPM6200的双核600MHz、支持DSP运算的高算力，100皮秒的高精度PWM，HPM6200非常适合应用在光伏逆变器上，能完成DSP的国产创新型替代。HPM6200在PWM资源上非常丰富，有32路PWM输出，能满足单片芯片控制前级DCDC和后级DCAC的挑战，给客户带来更高性价比的解决方案。

远大创新作为先楫半导体的合作伙伴，也在展馆现场同步展示出先楫半导体的产品及演示方案。

（ 展位号：9B116 – 9号馆 ）

高性能MCU产品，国产创新型替代势不可挡。先楫半导体紧随这一大势所趋，立足创新、自主可控，推出HPM6000高性能RISC-V MCU产品系列，助力推动国产创新型替代进程。

国潮崛起，先楫半导体邀您一起共同迈向高性能 “芯” 时代。

概 述

作为高性能、低功耗的嵌入式MCU产品，先楫半导体的HPM6000 系列产品广泛应用于多个领域。在嵌入式系统的开发中，Bootloader 常常是开发者可能会遇到的第一个技术难点。应用程序运行环境能否正确构建，内核能否启动成功，都取决于Bootloader 能否正确工作。一个功能完善的嵌入式系统，还需要Bootloader 能够实现系统OTA更新升级的能力，即除了usb烧录、串口烧录等方式外，还预留给客户通过以太网等方式实现快捷固件升级的窗口。

本文以HPM6450为例，基于HPM6000 系列产品嵌入式系统的硬件平台和RT—thread 软件平台，描述系统引导程序Bootloader 的设计思路，阐述了设计时需要考量的因素和遇到的技术难点及操作，希望能给大家一些启发。

二级boot方案思路分析

（图1：整体思路分析）

如上图所示，整个方案涉及3个部分：

1. FLASH空间的分区

2. 二级boot

3. APP固件

因本次我们讨论的重点是“二级boot”，所以下文内容仅涉及前两部分。

1、FLASH空间的分区

HPM6700/6400系列的单片机和我们常用的stm32、at32这类的单片机最大的不同是该系列MCU 是通过 xpi 总线外挂外部FLASH，即代码存储在外部FLASH。

查阅芯片用户手册可知，该系列MCU支持通过 XPI0 或XPI1外挂FLASH（FLASH外挂方式，如图2所示）。

其中xpi0映射的地址空间是0x80000000，xpi1映射的地址空间是 0x90000000, CPU可对这两块地址空间直接寻址并运行代码（如图3所示）。

（图2：外部FLASH挂载于xpi0原理图）

（图3：地址空间映射关系）

为实现固件升级，FLASH空间需要进行合理的划分，如Bootloader分区、用户程序分区、OTA升级分区、用户数据分区等。在RT-Thread上，FAL组件提供了方便的分区划分机制。 

本文分享的两种方案均以W25Q256为例，该FLASH大小为32MB，挂载于XPI0外设上，首地址为0x80000000,通过FAL组件对FLASH的分区详情如下图所示：

（图4：Flash 分区表）

注意，其中：

• boot分区表示二级boot，该分区预留了1MB的存储空间，为未来的功能升级留足了空间。

• app 分区可根据实际需要来分配大小，本方案中预留了1MB的空间。

• download分区用于下载固件，在APP执行过程中，新固件通过OTA下载于该分区，并在重启后由boot分区的bootloader完成合法性检验和新固件升级操作。

• Filesystem 分区用于实现文件系统，在此分区上面可以挂载littelfs格式文件系统，可以避免因频繁掉电导致数据丢失的问题。

• Easyflash 分区可用于存储一些简单的参数等。

2、二级boot

二级boot由芯片BootROM引导，从芯片的用户手册可知：HPM6700系列支持多种启动方式，可到先楫半导体官网上查看“HPM6700/6400用户手册”的19.1内容部分，如下：

（图5：官方代码启动描述）

由上可知当从串行nor flash启动的时候，可支持“原地代码执行”和“拷贝到内部RAM”执行。“启动方式一” 表示代码存储在外部flash，并由CPU直接在flash上执行代码；“启动方式二” 表示代码存在flash里面，然后通过BootROM复制代码到内存后再执行。

受BootROM支持的两类启动方式的启发，笔者经过分析以及与官方的技术支持讨论得出如下结论：

• 采用FLASH原地执行的方式，系统可支持更大尺寸的应用程序，如支持GUI的应用。在cache的加持下，该方式可实现成本和执行速度的平衡。（需要注意的是：由于FLASH固有属性的限制(多数FLASH不支持RWW)，在需要支持FLASH擦写的应用中，用户代码需要做一些防止产生RWW场景的保护。）
  

• 采用拷贝到RAM中执行的方式，可实现如下优势：
  

✔ 用户代码以更高的性能执行（RAM的随机访问性能优于FLASH）

✔ 规避了FLASH不支持RWW的限制，由于代码执行于RAM，在需要FLASH擦写的应用中逻辑会更简单。

考虑到HPM6700/HPM6400系列有高达2MB连续空间的RAM，若用户代码及代码所需要的RAM所占用的空间总和小于或等于2MB，“启动方式二” 是一种值得考虑的选择。

由于二级boot 同时支持以上两种启动方案，接下来，我们将针对每种方案分别进行讨论。

方案一：FLASH原地执行

在该方案下，app 在FLASH里执行。如上所述，app 存储于FLASH 1MB偏移处，需要将链接脚本中的FLASH首地址改为0x80100000。

需要注意的是，由于app是被二级 Bootloader 引导，因此应用程序中不应再携带用于 BootROM 引导识别的启动头(boot header)。

Boot 的 FLASH 脚本不改，最终跳转逻辑为：

Boot启动

• 检查download分区是否有新固件，如果有则拷贝到APP

• 关闭中断

• 跳转到0x80100000地址，就启动了APP。

这样就完成了二级boot的设计。

这里最关键的就是如何修改连接脚本。

（图6：启动地址修改）

修改好app的链接脚本后，需要在boot里面进行跳转，跳转代码参考如下：

（图7：Boot 里跳转）

其中app_addr 为跳转偏移地址，如下：

（图8：偏移地址计算）

二级boot完成App跳转后，App在FLASH中原地执行。该方案的优势是与复制到RAM相比，应用的尺寸可以大至数十MB。考虑到FLASH的固有限制（随机访问性能稍弱，不支持RWW等），当应用程序执行于FLASH上， 开发者需要注意以下几点： 

对于需要高频执行的、对性能有要求的代码，用户程序需要将其复制到RAM中执行，否则会影响程序的效率（若cache未命中）。

若需要执行FLASH擦写操作，需要保证在FLASH擦写期间，没有程序或者其他外设访问FLASH（具体的实现方式有：关全局中断、关调度器等）。

完成FLASH擦写操作后，用户代码需要保证cache 一致性，否则可能会导致未预期的后果（如读到错误代码/数据）。

方案二：内存执行

若用户代码加代码所需的RAM总和小于2M，基于HPM6700/HPM6400有高达2MB的连续RAM，为规避FLASH固有限制带来的不便，产品可采用方案二，即：App本身在RAM中执行。启动过程中，二级boot将App复制到RAM中并中转到APP的目标地址执行。

（图9：内存系统描述）

采用该方案时，需要注意以下三点：

1. 二级boot所使用的RAM不应和用户App所在RAM区域重叠，否则在拷贝中会产生错误。

2. 二级boot在跳转到用户App前需要恢复中断到默认状态（关闭中断）。

3. boot采用flash link的编译方式，APP要采用ram link的编译方式，即APP是通过内存方式的链接脚本，因此APP编译后无法通过下载到flash的方式调试，必须使用USB或者其他的方式下载固件到0x80100000处。

（图10：工作示意图）

以下为boot里面的链接修改，供大家参考：

（图11：Boot链接脚本参考）

（图12：App ram link方式链接文件参考）

在方案二中，二级boot需要做的操作比flash boot的方式多了一个步骤，需要先将APP分区的代码拷贝至内存，然后再跳转至内存执行。

（图13：代码拷贝至内存）

（图14：代码跳转至内存执行）

注意跳转前，需要关闭各种中断。

（图15：运行效果示意图）

3、注意事项

选择链接脚本时，要注意看左侧的链接脚本是否正确，如下图所示：

（图16：链接脚本示意图）

如果链接脚本不能执行，请检查下图的设置。

（图17：勾选newlib-nano）

编译的时候，需要把nerlib-nano勾选上，否则当使用memcpy的时候，有可能会出现 “非法指令” 的错误。

4、资料分享

先楫半导体HPM6750系列技术资料分享

百度云网盘链接：

2023年3月9日，国产领先高性能MCU厂商“上海先楫半导体”深圳办公室正式乔迁。借此机会，先楫半导体深圳团队邀请了众多业内合作伙伴一起参与主题为“开放･共赢”的交流会，大家一起探讨在当前的市场环境下如何更好的协作，开发更多更丰富的应用，推动整个高性能MCU生态的发展。

会议开始，由先楫半导体华南区资深销售经理Wenny发言，感激在场来自12家合作伙伴、三十多位友商朋友的积极参与。大家的支持和热情让我们很感动，非常感谢。

紧接着，先楫半导体执行副总裁Danny给大家介绍公司的发展状况和先楫团队，并重点分享了先楫半导体2023年的产品应用规划，以及合作伙伴激励计划。

先楫半导体一贯秉持创新、合作、开放、透明的态度，积极与业内合作伙伴进行交流互动。希望大家一起携手先楫高性能MCU产品，渗透更多的市场领域，提供丰富多样化的应用案例，推动高性能MCU的生态体系建设，为中国半导体事业贡献一份力量。

百舸争流，奋楫者先，我们一直在路上。