概 述

HPM APPS是基于HPM SDK開發(fā)的上層應(yīng)用軟件開發(fā)套件。提供各種典型通用的應(yīng)用解決方案，包含了中間件、組件、服務(wù)等，供用戶使用評估。

HPM APPS需搭配HPM SDK使用，且HPM APPS和HPM SDK版本一一對應(yīng)。

在參考方案時，建議先查閱文檔開始。

應(yīng)用方案

1. LWIP+ADC高性能解決方案

在HPM6700/6400、6300系列微控制器上均支持16位ADC采樣和百兆以太網(wǎng)外設(shè)。HPM6300系列支持3個16位的ADC轉(zhuǎn)換器，可以轉(zhuǎn)換來自外部引腳以及芯片內(nèi)部的模擬信號。ADC的轉(zhuǎn)換精度設(shè)置為16位時，最大采樣率2MSPS，ADC的轉(zhuǎn)換精度設(shè)置為12位時，最大采樣率4MSPS。ADC支持讀取轉(zhuǎn)換模式、周期轉(zhuǎn)換模式、序列轉(zhuǎn)換模式和搶占轉(zhuǎn)換模式。

本方案以HPM6300開發(fā)板為例介紹以2MSPS采樣率進行16位ADC采樣并將采樣數(shù)據(jù)通過ENET LWIP TCP的方式發(fā)送到上位機的應(yīng)用，ADC采樣使用搶占轉(zhuǎn)換模式、PWM觸發(fā)的方式，ENET LWIP TCP每次發(fā)送1024個16位采樣數(shù)據(jù)。

該方案通過PWM特定時刻觸發(fā)ADC采樣和觸發(fā)HDMA轉(zhuǎn)換ADC數(shù)據(jù)，并依靠HDMA鏈式模式，做成循環(huán)鏈表，考慮到中斷響應(yīng)占用CPU資源，在鏈式任務(wù)中增加狀態(tài)標識，從而不啟用中斷，以此達到ADC采樣及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換全自動完成，無需CPU參與，且將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)放到ILM/DLM，CPU零等待訪問。最終達到性能最優(yōu)。

2. 電源通用軟件架構(gòu)方案

HPM Power方案是匯總電源MCU的需求，整合成一個通用的軟件結(jié)構(gòu)方案，并提供各類API接口。

HPM Power Driver API 是基于HPM Software Development Kit (HPM SDK) 封裝的針對電源類的驅(qū)動API接口。

Power API將硬件上PWM對、PWM、ADC通道抽象成自定義ID序號，上層應(yīng)用只需關(guān)注抽象的ID序號即可。

Power API支持生成各種成對的PWM波形，例如互補、中心對齊相位、邊沿對齊，支持死區(qū)插入、故障保護、強制輸出等功能。

Power API同樣支持單路的PWM波形，單路的PWM波形也支持故障保護、強制輸出等功能。

Power API支持將PWM對或單路PWM 和多路ADC綁定，支持配置PWM任意占空比時刻觸發(fā)ADC采樣，ADC采樣結(jié)束后自動觸發(fā)回調(diào)。

Power API支持PWM對或單路PWM 配置在PWM任意占空比時刻觸發(fā)DMA請求，可借助DMA搬運采樣一組(數(shù)量可配)連續(xù)的ADC值。

Power API DMA支持鏈式模式，支持雙緩沖模式，可自動周期性PING/PONG模式下的采樣一組(數(shù)量可配)ADC值而無需CPU干預(yù)，且在每組采樣結(jié)束后自動觸發(fā)回調(diào)，同時自動觸發(fā)下一組采樣。

Power API支持設(shè)置PWM對/PWM 頻率、占空比、觸發(fā)時刻等。

Power API支持創(chuàng)建高精定時器(單位:微秒)。

3. HPM電機外接SPI編碼器方案

該方案通過PWM特定時刻觸發(fā)ADC采樣，同時在PWM另一特定時刻觸發(fā)HDMA操作SPI控制器，并依靠HDMA鏈式模式，做成循環(huán)鏈表，由HDMA全自動完成SPI的讀寫任務(wù)，將讀到的數(shù)據(jù)存放到指定內(nèi)存中，無需CPU參與。

同時HPM ADC控制器也自帶DMA，ADC采樣完成后自帶DMA將采樣的數(shù)據(jù)存放到指定內(nèi)存中，CPU也無需參與。

用戶可直接在ADC采樣完成中斷中使用ADC采樣結(jié)果及SPI編碼器信息，去做后續(xù)閉環(huán)算法，最終調(diào)整下一周期PWM占空比。

DMA鏈式傳輸通常能夠降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r以及將規(guī)則的連續(xù)任務(wù)由DMA自主完成。此方案中ADC搶占采樣、DMA獲取SPI編碼器信息并行執(zhí)行，從而減少了數(shù)據(jù)從源到目標的傳輸時間。這對于實時系統(tǒng)和需要快速響應(yīng)的應(yīng)用非常關(guān)鍵。

4. HPM二級Boot固件升級方案

本方案是定制化的二級Boot升級方案，支持在二級Boot中固件升級，也支持在APP應(yīng)用中固件升級;

支持升級包制作，支持不同的校驗算法，如:checksum/xor/crc32/sha1/sha256/sm3;

支持ping/pang升級，二級Boot支持remap跳轉(zhuǎn)，userapp只需一個工程和linker文件;

二級Boot支持版本校驗及智能跳轉(zhuǎn);

支持多通道升級，如UART通道/ENET通道/USB DEVICE MSC通道/ USB HOST MST通道，由于usb device msc傳輸不連續(xù)性，USB DEVICE MSC通道支持切片組包升級;

通用的Flash分區(qū)，可按需靈活分配。

5. Bootrom OTA升級方案

本方案主要介紹如何借助 bootrom 自帶的 SEC_IMG_OFFSET 功能進行 OTA 升級。OTA 升級我們采用 UART xmodem 功能，并且運行的是加密固件。

通常來說，我們只使用啟動鏡像0，但是當(dāng)我們有 OTA 升級或者是 OTA 加密需求的時候，這個時候我們就需要用到啟動鏡像1。BootROM在啟動時，判斷OTP中的 SEC_IMG_OFFSET 是否為0，如果為0，說明只有一份鏡像；如果不為0，則說明存在第二份鏡像。BootROM通過對比兩份鏡像中的 SW_VERSION 大小,選擇 SW_VERSION 更大的一份作為最新的IMAGE執(zhí)行，若兩份 SW_VERSION 相等，則認為第一份為最新的IMAGE執(zhí)行。其中 SW_VERSION 存放在固件容器頭中。其次，我們在實際使用中，通常需要對固件進行加密，此時，會用到 EXIP BLOB 功能, 用于存放加密所需要的密鑰等信息。并且，HPM 全系列都支持 XPI NOR 的原地解密執(zhí)行，當(dāng)開啟了 EXIP BLOB 功能后，bootrom 啟動階段會對鏡像原地解密并執(zhí)行，十分方便。

6. HPM FEMC驅(qū)動 8080屏

本方案介紹了如何用FEMC控制器驅(qū)動8080屏。將8080屏通過FEMC控制器掛載，如訪問RAM操作，通過讀寫對應(yīng)地址即可輕松驅(qū)動點亮8080屏，并實現(xiàn)高速的刷新率。

在HPM6700/6400、6300系列微控制器上均帶了多功能外部存儲器FEMC控制器。

從8080協(xié)議時序圖和SRAM時序圖對比可知，8080并口時序和SRAM時序基本一致。因此，可以使用FEMC控制器來驅(qū)動8080屏。

7. LED大屏驅(qū)動方案

LED大屏顯示系統(tǒng)利用RGB燈珠構(gòu)成的點陣模塊或像素單元組成大面積顯示屏顯示字符、圖像等信息，具有低功耗、低成本、高亮度、長壽命、寬視角等優(yōu)點，近年來隨著LED顯示技術(shù)的不斷更新，廣泛應(yīng)用在各類媒體場合。

LED大屏由無數(shù)個LED RGB燈組成，通過實時控制每個LED RGB的亮度及色彩，來顯示不同的圖案。在LED大屏顯示應(yīng)用中，傳統(tǒng)的核心控制芯片選擇可謂多種多樣，MCU、FPGA或PLD都可以被作為核心控制芯片來進行設(shè)計，實現(xiàn)的效果也是各有優(yōu)劣。

在LED大屏顯示應(yīng)用不斷拓展的同時，大屏顯示系統(tǒng)對刷新頻率和延遲也提出了更嚴苛的要求：

更高的刷新頻率：刷新頻率越高，顯示的圖像越穩(wěn)定，眼睛感覺到疲勞可能性就越?。?/p>

更低的延遲：整個數(shù)據(jù)鏈路的延遲進一步降低，減少閃屏或卡頓。

為確保LED大屏高刷新頻率和低延遲，避免閃屏或卡頓的情況，就必須通過高速的鏈路來實時控制這些LED RGB燈。要實現(xiàn)更高刷新頻率、更低延遲的LED大屏系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計，主控芯片的選擇非常關(guān)鍵。以MCU為核心的LED大屏顯示控制系統(tǒng)常常被詬病數(shù)據(jù)處理速度無法滿足實時性要求很高的場合，其實不然。

HPM6750就是先楫半導(dǎo)體開發(fā)的采用RISC-V 內(nèi)核、具有高主頻及創(chuàng)新總線架構(gòu)的雙核高性能MCU。HPM6750擁有兩個完全獨立的CPU且主頻高達816MHz，模擬外設(shè)包括4組共32路精度達2.5ns的PWM、3個12位高速ADC以及1個16位高精度ADC，其性能在市場同類產(chǎn)品中居于領(lǐng)先水平。

不僅如此，對于LED大屏顯示應(yīng)用，高性能HPM6750能通過雙千兆以太網(wǎng)透傳的方案完美解決高速的鏈路設(shè)計。HPM6750支持2個以太網(wǎng)控制器ENET，支持標準以太網(wǎng)MAC，支持10/100/1000Mbps數(shù)據(jù)傳輸速率，支持RMII和RGMII模式的PHY，ENET以太網(wǎng)控制器自帶DMA，因此在數(shù)據(jù)接收和發(fā)送上CPU負載為0。HPM6750通過以太網(wǎng)控制器，將兩個PHY收到的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)相互透傳，透傳速率達780Mb/s?；诟咝阅蹾PM6750的LED大屏顯示方案在對實時控制要求極高的應(yīng)用中絲毫不遜色于FPGA方案，不僅成本更低而且進一步降低了開發(fā)難度。

8. hpm_motor庫

hpm_motor是一個針對電機控制核心算法的庫文件，該庫旨在通過不斷地更新完善，模塊化管理具體功能算法；對用戶來說不用去關(guān)心底層如何實現(xiàn)，加速用戶程序開發(fā)。

軌跡規(guī)劃算法

電機在啟停時，速度存在階躍的情況。電機速度的突變可能會導(dǎo)致電流過載。所以通常用加減速控制算法來規(guī)劃電機速度。

libhpm_motor.a中使用的軌跡規(guī)劃算法是S型曲線，其核心是通過可變加加速度大小來控制加速度的變化，保證加速度不突變，使得加減速的速度曲線平滑，以此達到電機平穩(wěn)運行的目的。

9. HPM5300系列旋轉(zhuǎn)變壓器硬件解碼方案

本方案是結(jié)合HPM 5300系列旋變解碼專用外設(shè)、針對電機控制領(lǐng)域編碼器為旋變的一種解碼方案。

本方案包括軟件配置、硬件指導(dǎo)設(shè)計、白盒測試文檔。

本方案軟件配置主要是通過注釋、白盒測試文檔，告知讀者如何得到5300系列專用旋變外設(shè)解碼后的位置。

本方案硬件指導(dǎo)設(shè)計主要告知讀者旋變的勵磁放大器和模擬前端電路。

本方案白盒測試文檔主要是基于ABZ編碼器的電機測試平臺，去做性能對比測試。

（ 注意：使用本方案的工程師需要對旋變的基礎(chǔ)知識有一定了解。）

10. HPM ADC EVK

HPM6700/6400系列微控制器內(nèi)置3個12位和1個16位ADC控制器，HPM6300和HPM6200系列微控制器內(nèi)置3個16位ADC控制器，HPM5300系列微控制內(nèi)置2個16位微控制器。其中12位ADC支持最高采樣率5MSPS，16位ADC支持最高采樣率2MSPS。支持讀取、周期、序列、搶占多種采樣模式，輸入模式支持單端（12位，16位）和 差分輸入（12位），并且支持可配置分辨率和采樣周期數(shù)，以及DMA轉(zhuǎn)換結(jié)果寫入內(nèi)存中。

針對HPM系列MCU高精度ADC，先楫半導(dǎo)體推出系列ADC EVK用于評估ADC性能，其中包含了ADC EVK硬件設(shè)計圖紙，ADC EVK用戶指南，ADC設(shè)計指南，以及ADC測試代碼。旨在幫助用戶實現(xiàn)最佳ADC性能。

11. HPM6880 DDR硬件設(shè)計建議

上海先楫半導(dǎo)體科技有限公司推出了國產(chǎn)高性能微控制器HPM6800系列，致力于提供單主控的數(shù)字儀表及HMI解決方案，其產(chǎn)品主頻高達600MHz，內(nèi)置RISC-V內(nèi)核，算力高達1710DMIPS，其具有增強圖像系統(tǒng)如下：

2.5D OpenVG 1.1 GPU

2 個 4 Lane MIPI-DSI/LVDS-Tx 顯示接口

2 個 2 Lane MIPI-CSI/LVDS-Rx 攝像頭接口

LCD 控制器支持多圖層 Alpha-blending

1920×1080 分辨率顯示屏刷新率可達60fps

集成 JPEG 編解碼器可實現(xiàn)快速 JPEG 編碼和解碼， 減輕處理器負荷

包含1個DDR控制器，支持 DDR2-800、DDR3-1333，DDR3L-1333

本文主要介紹HPM6880 單顆DDR2，單顆DDR3l硬件設(shè)計要求，并分別提供兩種DDR的DEMO源文件以做參考，建議客戶直接使用DEMO提供的原理圖和PCB進行設(shè)計。

12. HPM5300微型伺服驅(qū)控一體方案

HPM系列MCU是來自上海先楫半導(dǎo)體科技有限公司的高性能實時RISC-V微控制器，為工業(yè)自動化及邊緣計算應(yīng)用提供了極大的算力、高效的控制能力。上海先楫半導(dǎo)體目前已經(jīng)發(fā)布了如 HPM6700/6400、HPM6300、HPM6200、HPM5300等多個系列的高性能微控制器產(chǎn)品。

HPM5300系列微控制器作為高性能運動控制MCU，具備強勁性能、豐富接口、更小封裝、更低成本、卓越品質(zhì)等優(yōu)勢。

針對HPM5300系列MCU，先楫半導(dǎo)體推出本款產(chǎn)品級伺服驅(qū)控方案用于評估運動控制性能，本方案囊括了HPM5300系列芯片的大部分使用功能；內(nèi)置位置、速度控制模式，可以配套各種開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)滿足絕大部分行業(yè)的使用要求。

電氣參數(shù)如下:

注：SEI（串行編碼器接口）可以通過編程實現(xiàn)多種通信協(xié)議，如Tamagawa編碼器協(xié)議、HIPERFACE、Nikon編碼器協(xié)議、SSI、BiSS-C 及EnDat2.1/2.2協(xié)議等，用戶還可以通過自定義編程支持更多協(xié)議。

完 結(jié)

在使用過程中有任何疑問或者建議，歡迎在github對應(yīng)項目中提交。