PEmicro宣布，其开发与烧录工具现已全面支持极海APM32F0、APM32F1、APM32F4系列MCU。通过使用Cyclone Programmers，可安全可靠地烧录上述APM32 系列MCU，为用户提供更好性能。

极海高性能、高集成度、低功耗APM32工业级/车规级MCU，基于Arm® Cortex®-M0+/M3/M4内核，拥有强大运算性能和增强型存储空间，具有丰富的协处理功能和广泛的外设资源，可为用户提供灵活的使用体验；同时在安全性上也有出色表现，目前相关产品已通过ISO 26262功能安全管理体系认证、IEC 61508功能安全认证、IEC 60730软件安全认证、以及AEC-Q100车规认证，符合工业控制、汽车芯片高可靠性标准要求。目前极海APM32工业级/车规级MCU已广泛应用于智慧家庭、高端消费电子、汽车电子、工业控制、智慧能源等对安全与可靠性要求高的领域。

极海致力于不断完善生态体系，提供灵活便捷、简单易用、丰富多样的软硬件开发工具及生态平台，为工程师伙伴提供出色的使用体验，助力缩短产品设计时间、降低开发成本，实现性能最优化。

关于PEmicro

工业4.0作为一场制造、产品及服务趋于智能化的技术革命，正在深刻改变传统工业形态。越来越多的高度集成器件参与到工业设备运行中。现代工业离不开具有计算、处理与控制能力的MCU，因其可在有限的空间及电力条件下应用于多种场景，如显示控制、动作控制、实时决策、能量转换等操作都需要MCU来实现。

工业级MCU应用场景范围十分广泛，并对使用寿命、温度、湿度、电磁辐射等有着严格的品质要求。极海半导体长期深耕中高端工控市场，本期就以绝对值编码器、高性能伺服驱动器及变频器方案为例，详细介绍极海半导体32位APM32位工业级MCU在工控领域的出色表现。

智能型绝对值编码器前景可期

随着工业自动化的快速发展，国产编码器技术也不断成熟，绝对值编码器作为运动控制反馈位置回路的关键装置，能将机械运动转换为电信号，提供位置、旋转轴速度、加速度、距离和运动方向等数据，已广泛应用于工业自动化设备、过程控制、工业机器人、医疗设备、精密检测设备等领域中。

复杂的工作环境要求绝对值编码器性能表现优良、长期稳定可靠且耐用，使用MCU开发编码器可灵活设置绝对值编码器分辨率，提高位置精度，大大提升编码器的智能化水平。

根据应用需求、使用环境及成本考量，极海半导体可提供2种绝对值编码器方案：

1.  主要应用于光电式和磁电式绝对值编码器

在该方案中，APM32F103工业级MCU主要用于读取单圈位置、监测电压、计算圈数、实现编码器协议等功能，需要配合编码器单圈芯片使用。

方案1：MCU不做位置解算

2. 主要应用于光电式绝对值编码器

在该方案中，APM32F103工业级MCU主要负责采集光/磁传感器输出的正余弦模拟信号、监测电压、计算圈数、实现编码器协议等功能。

方案2：MCU做位置解算

APM32绝对值编码器方案

• 采用APM32F103工业级主流型MCU，基于Arm® Cortex®-M3内核

• 主频96MHz，Flash 16~512KB，SRAM 6~128KB

•  2个12位高精度ADC，支持16个输入通道，实现高精度动态实时采样

•  2个SPI（最大通信速度18Mbit/s），可快速读写编码器单圈芯片数据

•  3 个USART，其中USART1通信速率4.5Mbit/s，可实现高速可靠的编码器通信协议

• Flash页(1KB)擦除时间≤1.51ms，可替代片外EEPROM读写编码器寄存数据

•  已通过IEC 61508 SIL3功能安全认证，符合工业高可靠性标准

兼具高功率密度、低成本的一体化高性能伺服驱动器平台

伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，主要通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，是传动技术的高端产品，被广泛应用于工业机器人、数控机床等自动化设备中。

极海半导体高性能伺服驱动器平台，支持多种先进算法，包括谐振抑制、机械参数辨识、自适应陷波器、分数阶控制、PWM更新等；具备优异的业内性能表现，电流环带宽高达4KHz，速度环带宽大于800Hz；内置百兆EtherCAT，支持高同步周期、低时钟抖动；采用APM32F407+FPGA+IPM 架构，具有强大的二次开发和灵活的拓展空间；支持不同功能的程序分层，明确清晰，易于封装、协同开发和维护。

APM32高性能伺服驱动器方案

• 采用APM32F407工业级高性能MCU，基于Arm® Cortex®-M4内核

• 主频168MHz，Flash 1MB，SRAM 192+4KB，SDRAM 2MB（可选）

•  采用CAN总线实现电机控制指令传输

•  配套上位机调参软件，方便调节参数

•  内置EMMC接口满足与外围FPGA高效通信应用

•  丰富外围器件，支持电机/驱动器/减速机一体化设计，功率密度高

•  采用磁性编码器实现位置反馈，更具抗震、耐腐蚀、高可靠性，结构更简单

APM32F407在伺服驱动器平台中作为主站MCU的作用

•  开关检测，作为人机交互接口，控制伺服电机启停

•  计算生成伺服驱动器的位置给定，如低速/高速、正转/反转的正弦波和斜坡位置

•  担任EtherCAT通信主站，检测从站数量、生成数据帧并通过网口传输出去

•  作为串口通信，在调试时发送部分过程数据，方便数据分析及辅助调试

助力电机降耗节能的变频器

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。在风机、水泵、中央空调等负载设备上使用变频调速装置有助于降低转速、减少能耗；同时变频器还可应用于传送、起重、挤压和机床等各种机械设备控制领域，有利于提高工艺水平和产品质量，减少设备的冲击和噪声，延长设备的使用寿命。

随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到广泛应用，极海半导体变频器方案可根据电机实际情况提供所需电源电压，进而达到节能、调速的目的。

APM32变频器应用方案

• 采用APM32F407工业级高性能MCU，基于Arm® Cortex®-M4内核

•  主频168MHz，可超频至240MHz，高效运算处理能力

•  支持外部存储器扩展EMMC

•  支持PWM输出和死区保护

•  支持矢量控制、V/F控制

•  高速GPIO处理响应速度

•  3个12位高精度ADC，提高变频器响应速度，精准控制转矩

•  3个12位高精度ADC快速的转换速率，提高变频器响应速度

随着工业智能化、数字化发展，工业应用场景越来越复杂化，这就要求工业设备系统设计更具高效性、稳定性、安全性。极海半导体长期聚焦于工业领域，逐步形成了市场与技术的自身优势，并与合作伙伴在工业应用方案及验证方面实现了充分合作。

目前极海半导体32位APM32工业级MCU已在智能电网、光伏逆变器、充电桩、电梯控制、仪器仪表、工业打印机等领域得到了广泛应用并保持快速增长态势。

近日，极海半导体与SEGGER宣布，SEGGER开箱即用的 J-Link调试探头、Flasher在线烧录器全面支持极海APM32系列MCU。

极海高性能、高集成、高可靠、低功耗的APM32系列工业级/车规级MCU，广泛应用于汽车电子、工业控制、高端消费电子、智慧家居、智慧能源、通讯设施等领域。APM32系列MCU基于Arm® Cortex®-M0+/M3/M4内核，具有强大运算性能、增强型存储空间、丰富的协处理功能、以及灵活的使用体验；在安全性和稳定性方面表现出色，目前已通过IEC 61508 SIL3功能安全认证、IEC 60730软件安全认证和AEC-Q100车规认证，符合工控、汽车芯片高可靠性标准要求；支持快速移植，可帮助用户缩短产品设计时间、降低研发成本，实现产品性能最优化。

极海半导体常务副总经理王远学表示：“非常有幸能与SEGGER达成合作，目前极海APM32系列MCU所有在售产品均已获得SEGGER J-Link仿真器的全面支持。对极海来说，这将有助于更好地服务国内外客户，支持开发人员快速、便捷地开发嵌入式系统。未来，我们将持续与MCU行业生态伙伴合作创新，积极构建更加完备的生态环境，为客户提供从芯片硬件到软件算法、从参考方案到系统设计地全方位支持。

SEGGER董事总经理Ivo Geilenbruegge表示:“我们很高兴能与主要生产高性能工业级和汽车级微控制器的极海半导体合作。“通过J-Link Prime, SEGGER确保J-Link和Flasher系列产品在调试和烧录所有APM32 MCU时能提供最好的性能。我们期待在未来几年扩大与极海半导体的合作关系。”

关于SEGGER

SEGGER在嵌入式系统领域拥有近三十年的经验，并拥有一整套用于嵌入式系统的工具，并针对资源有限的嵌入式系统进行了优化，通过价格合理、质量优良、灵活易用的工具，支持整个嵌入式系统的开发过程。此外，SEGGER软件没有开源软件许可所要求的必须开源或必需做贡献的限制，可以集成到任何商业或专有产品中。关于J-Link Prime的更多信息以及SEGGER可以为半导体供应商提供什么服务，请参阅SEGGER的半导体供应商资源中心。

引言

安全是人们持续关注的话题，而功能安全的设计理念首次针对安全给出了相对定量的衡量指标，使得安全不再是一个模糊概念。随着一系列功能安全标准的颁布，不仅对安全做了定量等级划分，还对如何达到相应安全等级制定了管理和技术上的实施办法。

理论完善推动了功能安全在实际中的应用，而实践的检验也验证了功能安全对保障系统稳定可靠的重要性。随着产品应用的不断拓展创新，功能安全型产品必将成为未来的发展趋势。

APM32功能安全生态系统

为了帮助客户快速通过行业安全认证，减少客户投入认证的时间和成本，助力用户聚焦产品应用的研发与创新，针对不同行业、不同标准，极海可提供多种功能安全设计套件，满足客户不同产品功能安全认证需求。

针对工业领域：

SIL 功能安全设计套件 符合IEC61508 标准 覆盖APM32F103系列MCU

针对家电领域：

Class B 功能安全设计套件 符合IEC60730-1/60335-1 标准，覆盖 APM32F030 系列MCU

针对汽车领域：

ASIL 功能安全设计条件 符合ISO26262 标准，覆盖未来将推出的G32A系列车规级MCU新品

下面将对功能安全设计套件进行具体描述：

安全文档：

安全手册，主要描述如何在安全相关背景下正确使用APM32 MCU，并达到所需安全完整性等级。

使用指南，主要描述如何将安全软件库和底层驱动外加特定产品的设置一起纳入最终产品目标。

MINI板：

APM32F103VB MINIBOARD，用来实现运行软件安全库的评估板。

APM32F030R8 MINIBOARD，用来实现软件运行安全库的评估板。

固件包：

GEEHY.APM32F0XX_DFP.1.0.7.PACK，F0系列芯片支持包。

GEEHY.APM32F1XX_DFP.1.0.8.PACK，F1系列芯片支持包。

安全库：

APM32F1_IEC61508_V1.0

APM32F0_IEC60730_V1.0

认证证书：

APM32F103 IEC61508 SIL2/SIL3功能安全认证证书

APM32F030 IEC60730-1 CLASS B 软件安全认证证书

本地资源：

用户手册，主要描述该系列MCU的功能信息，各模块内部结构和寄存器配置信息等。

数据手册, 主要描述该系列MCU的特征信息，基本配置，引脚分配，电器特性，封装信息等。

· 功能安全程序包

软件安全库只是实现功能安全所需的安全机制的子集，并不能作为整个产品的功能安全系统，用户可将安全库的文件添加到实际工程中，结合硬件功能，利用安全文档，开发符合自己实际需求的安全认证代码。

该软件安全库针对APM32内核的关键部分进行自检，此检测与应用无关，可用在任何终端应用中，主要包括：

1.CPU寄存器自检

2.时钟自检

3.不变存储器FLASH自检

4.可变存储器RAM自检

5.看门狗自检

6.流程控制自检

软件流程是通过启动自检和运行自检对上述模块进行检测：

关于APM32 MCU安全等级

安全完整性等级：（safety integrity level, SIL）

源自 IEC 61508-4-2010 3.5.8 部分。
一种离散的等级对应安全完整量值的范围，用于规定分配该E/E/PE安全相关系统安全功能的安全完整性要求。SIL认证一共分为4个等级，SIL1、SIL2、SIL3、SIL4，包括对产品和对系统两个层次，数字越大，安全完整性等级越高。

安全架构：MooN

源自 IEC 61508-6-2010 附录B 部分。
N取M通道架构，如1oo2是2取1架构，此架构由两个并联通道构成，两个通道中任意一个通道都可执行安全功能。若两个通道都存在危险失效，则在要求时安全功能失效。前提为，假设任何诊断测试仅报告发现故障，不改变任何输出状态或者输出表决。

硬件故障裕度:（Hardware Fauit Tolerance, HFT）

源自 IEC 61508-2-2010 7.4.4 部分。
N意味着N+1个故障会导致全部功能丧失，在确定硬件故障裕度时不考虑其他可能控制故障影响的措施，如诊断。关于诊断覆盖率和安全失效分数详看IEC 61508-2-2010 附录C部分。

HFT的值根据安全架构来判断，计算公式为：

HFT = N – M (总通道数 – 最少通道数)

硬件安全完整性的安全功能所申明的最高安全完整性等级，受限于硬件故障裕度和执行安全功能子系统的安全失效分数。下图为硬件安全完整性B类安全相关子系统的结构约束：

APM32 MCU配合软件安全库可达到SIL2/SIL3安全等级。

用户可根据安全等级需求进行架构选择：

单通道（1颗MCU）属于1oo1架构，其HFT = 0，故能达到SIL2;

双通道（2颗MCU）属于1oo2 架构，其HFT = 1，故能达到SIL3。

注：详细标准可参考IEC 61508-6-2010 附录B 部分