前不久，Microchip推出了dsPIC33A系列数字信号控制器（DSC）。dsPIC33A系列的先进内核采用32位中央处理器（CPU）架构，运行速度为200 MHz，包括双精度浮点运算单元（DP FPU）和 DSP 指令，适用于许多闭环控制算法中的数值密集型任务。例如实现电机控制、电源、充电和传感系统卓越的运行效率。此外，dsPIC33A架构设计能提供高性能和精确的实时控制，搭配全面的开发工具生态系统，可简化和加速设计过程。

系统复杂性增加，需要更高性能的DSC

Microchip特别提到了当前嵌入式系统的复杂性以及高性能的需求，这也是dsPIC33A系列DSC应运而生的重要原因。

Microchip MCU16/DSC产品部市场推广经理Pramit Nandy近期受《电子发烧友》之邀接受了访谈，分析了嵌入式系统中有四个关键的市场趋势正在推动对高性能单片机的需求。

一是不断提高的能效要求，为了因应行业标准和政府法规的需要，在诸如电机控制、电源或是其他系统领域客户需要优化系统性能。

二是对控制器多功能性的需求，即一个控制器执行多项任务。汽车应用就是一个典型的例子，特别是在热管理系统中，单个控制器可以管理泵、冷却风扇、压缩机和其他执行器等各种组件。这种集成有利于实现更复杂的控制环和优化的系统级架构，从而带来对更多集成外设的需求。这样做的好处在于，既能缩减电路板尺寸和节省系统总成本，又能推动对更高性能和更快速外设的需求。

三是对安全性和保护性不断升级的要求，单片机必须具有专用的安全功能、更大的存储器和增强的性能。

四是日益增加的软件复杂性，采用更复杂的生态系统以及对基于模型的设计方法不断增长的需求推动了这一趋势。

Microchip MCU16/DSC产品部
市场推广经理Pramit Nandy

新一代dsPIC33A系列性能全面提升

与其前代产品和同类产品相比，dsPIC33A系列在多个主要方面具有显著提升。

32位架构：dsPIC33A系列采用工作频率为200 MHz的32位架构，是对之前16位架构的重大升级。架构的升级对于数字电源、稳健设计和电机控制应用尤其有益。32位架构与双精度浮点单元（DP-FPU）相结合，可轻松实现基于模型的设计并无缝集成第三方工具，这些工具通常支持32位架构和双精度，因为它们能够最大限度地减少变量缩放、降低错误可能性并加快开发流程。

双精度浮点单元（DP-FPU）：通过集成符合IEEE 754-2019标准的DP-FPU，可以实现更精确的计算和更快的循环处理，尤其是在控制算法中。这可降低与变量缩放相关的软件错误风险并提高系统的整体可靠性。

增强的DSP和CPU性能：dsPIC33A DSC现在包含两个可提供高分辨率和高精度的72位累加器，可最大限度地降低上溢或下溢的风险。32位工作寄存器进一步提高了性能和分辨率，减少了对变量缩放的需求。附加的现场切换寄存器降低了中断期间的开销，缩短了延时，这对于实时应用至关重要。

改进的外设包括具有最高40 MSPS转换速率的ADC、增益带宽积（GBW）为100 MHz的运算放大器、更快的比较器以及用于安全高速串行通信的新BiSS接口。安全引导、用于RAM和闪存的纠错码（ECC）、在线串行编程（ICSP）写禁止和安全调试等安全功能进一步增强了系统可靠性。

总之，dsPIC33A系列在处理能力、精度、外设性能和安全功能方面都有了显著的提升，对于需要高性能和可靠性的应用而言是一种极具竞争力的选择。

dsPIC33A系列DSC在电机控制领域的应用

在电机控制领域，采用dsPIC33A系列的好处很多。dsPIC33A系列数字信号控制器（DSC）兼具高性能数字信号处理能力和丰富的单片机功能，因此广泛适用于各类电机控制应用。主要优势包括具有32位架构和DSP引擎的高性能处理能力，可用于磁场定向控制（FOC）等复杂算法；以及通过双精度浮点单元（DP-FPU）增强了精度和控制环性能。

要实现精确的电机控制，高分辨率PWM模块、高速ADC和正交编码器接口（QEI）等集成外设必不可少。实时控制功能可确保精确的电机速度、转矩和位置管理，这对于机器人、工业自动化和电动汽车应用至关重要。该系列在存储器、处理能力和外设方面提供了很高的可扩展性，让设计人员能够根据自身的特定需求定制解决方案。

Microchip丰富的软件库和开发工具有助于缩短开发时间和产品上市时间，同时在同一硬件平台上实现各种控制算法的能力可提供设计的灵活性。此外，与使用单独的单片机和DSP相比，将多种功能集成到单个芯片中进一步提高了dsPIC33A系列的性价比。

助力AI服务器、汽车充电器的数字电源转换

对于一些电源应用，工作频率最高为100 MHz的DSC器件（如dsPIC33CK（单核）和dsPIC33CH（双核））即可满足当前的需求。不过，AI服务器和汽车充电器等高级应用需要更高效、更精确的电源管理，这推动了对更高性能DSC的需求。

dsPIC33A等更高频率的DSC每秒可以处理更多指令，从而实现更复杂的算法和更快的响应时间。对于AI服务器等需要精确控制和快速调整的应用而言，这一点至关重要，因为这类应用需要高效管理波动的电源需求并运行功率因数校正、谐振转换器和同步整流的复杂算法，这些算法是提高数据中心效率的关键。

凭借更高的处理能力，DSC可以实现更复杂的控制算法，例如预测控制和自适应滤波。这些算法可以提高电源转换的效率和稳定性，从而在动态环境下获得更出色的性能。

增强的处理能力可以实现更好的监控和诊断功能，对于确保AI服务器和汽车充电器等关键应用的可靠性和效率，这些功能必不可少。

现在，保护数据中心和汽车电源免遭欺骗和篡改比以往任何时候都更加重要。通过使用非对称密钥对和哈希等加密算法实现固件认证和器件身份验证，可以帮助实现安全目标。不过，这些需求将继续推动对于控制这些电源的DSC和MCU的存储器和性能需求。

简化开发流程

Microchip简化了解决方案从评估到最终设计的整个采用流程，在专家工程师的支持下加快开发速度并降低早期设计风险。我们的生态系统包括dsPIC33A系列的评估板、优化的MPLAB® XC-DSC C编译器、各种应用的演示代码、未来支持基于模型的设计以及用于电机控制、数字电源转换和其他实时控制应用（如传感器接口应用）的高级算法。我们还计划针对dsPIC33A提供全面的功能安全和安全性支持，包括文档、诊断软件库和报告。

产品演进

工业自动化、数字电源转换、传感器接口和汽车应用对MCU性能的需求日益增长。在过去的几十年里，我们不断改进dsPIC33 DSC系列来满足这些需求。

从第一代配备30 MHz CPU的dsPIC30F到第四代配备100 MHz CPU的dsPIC33C，我们的产品不断发展进步。我们添加了众多功能安全特性，并将闪存容量扩展到1 MB，即使在最小的4x4封装器件中也是如此。

第五代dsPIC33A DSC采用工作频率为200 MHz的32位CPU、双精度浮点单元以及增强的模拟外设和安全功能。Microchip将不断改进该产品系列，提供更大的存储容量选项、针对具体应用的高级外设以及增强的安全性和功能安全特性，以满足不断变化的需求。

本应用笔记介绍了B类安全软件库程序，其作用是检测 单通道MCU中是否发生故障。这些程序根据IEC 60730 标准开发，能够支持B类认证过程。这些程序可直接集 成到最终用户的应用程序中，以测试和验证控制器的关 键功能，而不会影响最终用户的应用程序。 

本应用笔记还介绍了B类安全软件库中的应用程序编程 接口（Application Programming Interface，API）函数。

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