如果电机要向高能效、智能化和集成化的方向持续发展，离不开高性能MCU的支持。现代电机驱动系统利用MCU的快速响应能力、高精度模拟接口和强大的数字信号处理能力来实现复杂的控制算法，提高能量管理和动态响应的效率。同时，MCU集成的诸多功能也使得电机驱动系统的开发变得更加简便。

作为中国通用MCU市场的领跑者，兆易创新很早就开始针对电机驱动市场进行布局，相继成功推出了多个系列的产品。在近日举办的2024电机驱动与控制论坛上，兆易创新MCU事业部产品市场经理陈树敏以《GD32 MCU为电机驱动提供多维度的解决方案》为题发表演讲，展示兆易创新在电机驱动方面所取得的成绩，也对今后的产品发展方向进行了展望。

No.1的产品实力

兆易创新在国内创造了多项第一。陈树敏指出，兆易创新是国内第一家推出基于ARM® Cortex®-M3、M4以及M23内核的MCU厂商，第一家推出基于Cortex®-M7内核的MCU。同时，兆易创新也是首家推出RISC-V架构MCU的通用MCU厂商。连续八年，兆易创新的通用MCU产品在中国大陆市场的年度出货量保持第一。

经过多年的积累，兆易创新拥有极为丰富的MCU产品种类，已量产产品囊括了51个系列，超过600个型号，实现了高性能、主流性、入门级、低功耗、无线、车规、专用产品的全面覆盖，目前累计出货量超过15.7亿颗。

兆易创新正积极进军无线产品领域，推出融合Wi-Fi和蓝牙等无线技术的产品。同时，车规级产品也是公司开发的重点。自2022年起，公司已成功推出3个系列的车规产品，目前已在Tier 1供应商中实现量产。此外，兆易创新也推出服务于指纹识别、打印机等细分市场的产品。总体而言，兆易创新的产品覆盖了物联网、能源电力、工业控制、安防设备、网络通讯、健康监护和汽车等多个领域。

作为MCU的兵家必争之地，兆易创新对电机驱动市场需求进行细致划分，首先，对于需要强大计算力的应用，兆易创新提供具有600MHz Cortex®-M7内核的产品线，如超高性能的GD32H7系列；针对大批量主流需求，则提供GD32F3系列；在成本较为敏感的应用中，如消费类和小型电动工具等，兆易创新推出了具备Cortex®-M4内核、能实现浮点控制且兼顾性能和成本的GD32E230/235系列; 对于需要无线通信并连接到云的应用，兆易创新提供了一些三合一产品，如已经量产的GD32W515、GD32VW553。

GD32MCU 电机控制应用与推荐产品

多维度方案对应多维度应用

GD32高性能通用产品线拥有全产品家族主频最高的产品，非常适合高性能应用，如伺服电机等。陈树敏重点介绍Ethercat伺服从站应用的案例。该方案基于Cortex®-M7内核的GD32H7系列MCU，实现了标准CIA402协议，可通过twincat进行实时控制，构建了伺服从站上的电机控制、协议解析一体的方案。此外，如果是低成本的伺服电机控制应用，还可以采用兆易创新的200MHz Cortex®-M4内核的GD32F407系列产品进行双电机同步控制，从而大幅降低成本。

GD32H759-Ethercat伺服从站应用方案

通用主流MCU产品的特点是新产品采用领先的主流工艺平台，以增强的处理效能和丰富的系统资源为市场主流应用加持，具备成熟的量产经验，客户群体广泛，全面适用工业消费及物联网、汽车等市场主流应用。

该系列有两个具有代表性的方案。一是支持BLDC方波控制的通用电机控制方案，24V供电，额定电流2A，转速可达5000rpm，支持成熟的方波控制算法，以及多种转子定位方式（HALL传感器、Encoder传感器）。另一个是可进行FOC矢量控制的通用电机控制方案，支持有感（HALL、编码器）定位模式和无感（滑膜观测器、龙伯格观测器等）定位模式。

在入门级通用产品线中，兆易创新推出以GD32F310K8T6为主控芯片的电动工具参考设计。该芯片采用QFN32小封装，内置高速ADC进行采样；16.8V供电，最大20A工作电流，电机转速可达24000rpm（空载）。整个方案结构简单，扭矩大，适合低成本高性能的产品应用。同时，兆易创新还提供了适配1.5匹家用空调的FOC控制解决方案，可适配普通千瓦级别PFC应用，帮助厂商顺利通过FCC的认证。

无线通用产品线中，兆易创新现在有支持Wi-Fi 6和BLE 5.2的GD32VW553及Wi-Fi 4的GD32W515两款产品。以GD32W515为核心配合电机驱动芯片GD30DR8413，兆易创新开发了无刷电机、步进电机和Wi-Fi通信三合一的高度集成的硬件方案，使风扇可支持通过按键、Wi-Fi以及语音控制，并通过Wi-Fi直接连到云端。 

GD32A5车规产品线是兆易创新发力的重点之一，该系列采用Cortex®-M33内核，主频达到100MHz，符合AEC-Q100汽车电子通用测试规范。以GD32A503为核心，兆易创新推出汽车空调压缩机的方案，搭载汽车级IPM功率器件，实现高动态性能的FOC算法对无刷直流电机的快速平稳控制，电机的带载转速可达到8000转以上。陈树敏表示，未来兆易创新还将推出双Cortex®-M7内核的产品。

打通开发链条最后一公里

电机控制器的开发是一项复杂且具有挑战性的任务。为了帮助客户简化这一过程并缩短开发周期，兆易创新提供了全面的硬件和软件资源。

兆易创新的硬件资源主要包括了各种FOC的演示套件，如GD32F303R-FOC演示套件，GD32_LQFP48_FOC 演示套件，以及车规级的GD32A503R-FOC 演示套件，还有进行方波控制的GD32303R-BLDC 演示套件。

在软件方面，兆易创新还专门提供了电机开发的SDK。这个SDK支持从单电阻、双电阻到三电阻的多种采样模式，电机运行模式包括了速度、电流双闭环运行。陈树敏表示，在算法方面，除了支持传统的有感和无感定位以外，兆易创新还做了新的优化算法，包括高频注入、MTPA等，能提高整个电机的控制效率。

为确保嵌入式硬件和软件的安全运行，防止由于随机故障和系统故障所带来的使用风险，越来越多的行业规定产品必须取得相应的功能安全认证才能上市。GD32F303/305/307系列MCU符合IEC 60730 B类功能安全标准，并可提供由业界领先的第三方测试、检验、认证机构——SGS出具的检测报告及证书。经过认证的软件自检库和完备的安全文档也已经准备就绪，可以支持家用电器等设备的设计符合安全规范，协助客户快速推出稳定可靠的终端产品。

IEC 60730 B类功能安全证书及测试报告

IEC 60730简介 

IEC 60730安全标准规范由国际电工委员会(IEC)制定，该安全标准定义了家用电器嵌入式控制软件与硬件安全操作的测试与检测方法，以确保家电产品安全可靠地工作。

IEC 60730将基于微控制器的家用电器安全标准分为3类：

∎A类：与设备安全无关的控制功能

应用场景：温湿度控制、照明控制等

∎B类：旨在防止受控设备的不安全运行

应用场景：洗衣机、电冰箱等

∎C类：旨在防止特殊危害，例如防止设备爆炸

应用场景 ：自动燃烧器、燃气型烘干机等

典型的家用电器，比如白电需要符合B类级别的保护。IEC 60730 B类定义并涵盖了以下需要监控或者检测的控制器关键部件：CPU寄存器和程序计数器、中断处理及执行、系统时钟频率、存储器检测等。每个部件均提供了可选的检测方法，设备厂商可灵活采用。

GD32 对 IEC 60730 的支持 

IEC 60730规范要求家用电器相关的厂商，对其提供的每个产品装置的部件，通过程序运行中的动态自我检测及时发现问题并采取措施。目前的智能型家电类产品通常是一键启动，当中所导入的功能安全IEC 60730 B类功能安全标准，最重要的组件就是MCU。因为只有MCU能防止受控设备的不安全运行、避免电子器件在功能失效时造成人员的受伤、协助系统诊查失效原因及对应相关的行为。

兆易创新GD32F303/305/307系列主流型MCU已经提供了完整的功能安全库，协助客户实现功能安全设计。家电厂商可以将认证过的GD32安全程序库，嵌入到整套系统软件中实现自我检测功能，进而申请最终产品的IEC 60730功能安全标准相关认证。

启动诊断测试项：

●CPU寄存器检测

● 看门狗定时器检测

● Flash全域检测

●RAM检测

●系统时钟检测

周期诊断测试项：

●CPU寄存器检测

●堆栈溢出检测

●系统时钟检测

●Flash CRC片区检测

●定时中断处理

●RAM片区检测

安全是家电产业实现高质量发展的底层保障。兆易创新一直将客户需求及合规认证视为公司发展的基石，持续完善功能安全相关认证，旨在为开发者提供更完整的安规支持。未来，兆易创新GD32 MCU还将满足面向多元化市场的专业安全认证需求，与行业伙伴携手并进，共同合规、稳健、高质量地发展。