(電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道 文/章鷹) 2025年11月14日到16日，在27屆高交會(huì)的9號館內(nèi)，在國之重器、科技巨頭產(chǎn)業(yè)鏈專區(qū)，億航智能帶來的載人電動(dòng)垂直起降航空器（eVTOL）EH216-S吸引了眾人目光。這是目前全球唯一一款拿到適航三證的載人eVTOL。億航智能創(chuàng)始人、董事長兼CEO胡華智對媒體表示，我們在本屆高交會(huì)上收獲多方關(guān)注及多次意向詢問，也讓公眾近距離感受低空經(jīng)濟(jì)的魅力，為其商業(yè)運(yùn)營奠定基礎(chǔ)。

圖：億航智能EH216-S 電子發(fā)燒友拍攝

據(jù)悉，在高交會(huì)低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)展區(qū)，中國低空產(chǎn)業(yè)200多家企業(yè)群體亮相，展示從材料到應(yīng)用場景的完整生態(tài)。2025年，國內(nèi)eVTOL產(chǎn)業(yè)已形成多元競爭格局，比如在整機(jī)研發(fā)領(lǐng)域，億航智能、峰飛航空、時(shí)的科技、御風(fēng)未來、沃蘭特、覽翌等企業(yè)嶄露頭角，成為創(chuàng)新主力軍。

低空飛行器的飛控系統(tǒng)（Flight Control System）是飛行器的“大腦”，其硬件圍繞“主控單元+多類傳感器+通信鏈路+電源管理”四大模塊構(gòu)建，其核心就是通過微控制器，再通過串行總線擴(kuò)展高精度傳感器，并集成各種傳感器、通信模塊、電源管理單元以及與執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如電調(diào)和電機(jī)）的接口。無人機(jī)、eVTOL飛控系統(tǒng)主要采用的是32位MCU/MPU，本文將重點(diǎn)匯總這個(gè)方向國內(nèi)、國際芯片廠商的主力產(chǎn)品。

無人機(jī)飛控系統(tǒng)對MCU的要求和主流方案

飛控系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成，兩者緊密協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的飛行控制功能。主控單元MCU作為飛控系統(tǒng)的“CPU”，負(fù)責(zé)運(yùn)行控制算法和處理數(shù)據(jù)。由于需要處理大量數(shù)據(jù)并保證極高的實(shí)時(shí)性，MCU的計(jì)算能力至關(guān)重要。在無人機(jī)的飛控系統(tǒng)中，對MCU的硬性要求包括高實(shí)時(shí)性、高計(jì)算能力和高外設(shè)集成度要求迫切。

英飛凌XMC4500系列，基于 ARM Cortex-M4 內(nèi)核，主頻高達(dá) 120 MHz，集成浮點(diǎn)單元，適合運(yùn)行復(fù)雜的飛行控制與傳感器融合算法。在飛控系統(tǒng)中能從飛行控制精度、續(xù)航保障、安全防護(hù)到開發(fā)適配性等多方面發(fā)揮優(yōu)勢，契合多旋翼、植保等各類無人機(jī)的飛控需求。

來自英飛凌官方網(wǎng)站

該系列產(chǎn)品具備高精度外設(shè)支撐和精細(xì)化控制，其配套的飛控方案可搭配 Invensense MPU9250 等高精度 IMU，支持 9 軸和 6 軸模式，能精準(zhǔn)捕捉無人機(jī)姿態(tài)變化；還可接入 DPS310 高分辨率壓力傳感器，為定高飛行提供可靠數(shù)據(jù)支撐。

同時(shí)該系列擁有 44 路 PWM 定時(shí)引腳和多組定時(shí)器，能生成精準(zhǔn)的電機(jī)控制信號，配合 IR2301 驅(qū)動(dòng)器等組件，實(shí)現(xiàn)對多旋翼電機(jī)轉(zhuǎn)速的精細(xì)化調(diào)節(jié)，保障飛行平穩(wěn)性。

該系列電源電壓適配范圍為 3.13 - 3.63V，適配無人機(jī)常用的鋰電池供電體系，且芯片架構(gòu)經(jīng)過節(jié)能優(yōu)化。它的工作溫度范圍覆蓋 - 40℃到 125℃，即便無人機(jī)在高空低溫環(huán)境或夏季地面高溫環(huán)境下作業(yè)，飛控系統(tǒng)也能穩(wěn)定運(yùn)行，避免因溫度極端波動(dòng)導(dǎo)致的控制失常，保障戶外作業(yè)場景的可靠性。

ST的STM32系列MCU多款產(chǎn)品在無人機(jī)上有使用。今天重點(diǎn)介紹的是意法半導(dǎo)體推出的STM32F4系列的單片機(jī)，STM32F4系列的單片機(jī)是基于M4內(nèi)核框架設(shè)計(jì),最高主頻可達(dá)168Mhz,內(nèi)部SRAM最大192K字節(jié)，支持單精度浮點(diǎn)運(yùn)算，擁有6個(gè)串口，24個(gè)ADC采集通道，12個(gè)16位定時(shí)器和2個(gè)32位定時(shí)器。主頻最高達(dá)到168Mhz 的STM32F405RGT6性能強(qiáng)，主要應(yīng)用在尺寸大，高端的飛控上。主頻為100MHz的STM32F411CCU6則主要應(yīng)用在小型或者經(jīng)濟(jì)型飛行主控上。

兆易創(chuàng)新的GD32系列MCU在無人機(jī)飛控領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，主要涉及飛控主控芯片、電調(diào)模塊及開源飛控方案的國產(chǎn)化替代。GD32F4XX系列：作為STM32F405RG的替代，主頻達(dá)240MHz，支持Betaflight開源平臺(tái)，已打通BETAFLIGHT源代碼，適用于姿態(tài)解算、信號處理等核心控制任務(wù)。

eVTOL飛控系統(tǒng)對MCU的要求和主流方案

eVTOL技術(shù)系統(tǒng)包括：動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)以及機(jī)體。eVTOL的飛行控制需要解決基于多旋翼垂直起降、基于常規(guī)固定翼水平飛行以及垂直-水平兩種飛行模態(tài)的平穩(wěn)切換等技術(shù)難題。eVTOL必須使用具備功能安全認(rèn)證的處理器來做主控的，特別是具備使用“功能安全認(rèn)證”至少需要達(dá)到ASIL-D級別，這類芯片的核心特征是，不僅能夠完成計(jì)算，還能時(shí)刻“自檢”是否算錯(cuò)了。eVTOL 飛控對 MCU 的硬性指標(biāo)概括為：高算力、高實(shí)時(shí)、高安全、高冗余、高集成、高帶寬通信和全溫區(qū) 、長壽命（工業(yè) –40–105 °C 甚至車規(guī) –40–125 °C 等級，10 年以上供應(yīng)周期，支持 AEC-Q100 或航空級篩選）。主流的MCU供應(yīng)商有NXP、英飛凌、TI、瑞薩等異構(gòu)方案。

以億航智能（EH216 系列）為例，綜合供應(yīng)鏈信息與行業(yè)調(diào)研，其飛控計(jì)算機(jī)采用“雙冗余異構(gòu)架構(gòu)”。

主計(jì)算節(jié)點(diǎn)為 NXP S32G274A（4×Cortex-A53 + 3 組雙核鎖步 Cortex-M7，ASIL-D 認(rèn)證，集成 17 路 CAN-FD 和 2×10 Gb TSN 以太網(wǎng)），負(fù)責(zé)飛行管理、傳感器融合、AI 導(dǎo)航和空地鏈路。實(shí)時(shí)控制子板另配 S32K3（Cortex-M7）或 Infineon TC3xx 系列，專責(zé)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電池監(jiān)控和緊急備份降落。

?NXP S32G274A是恩智浦（NXP）推出的車規(guī)級處理器，專為電動(dòng)垂直起降飛行器（eVTOL）設(shè)計(jì)，提供高性能、安全認(rèn)證的飛行控制解決方案?。其異構(gòu)多核架構(gòu)（ARM Cortex-A/M內(nèi)核）支持并行處理AI導(dǎo)航、實(shí)時(shí)控制及多傳感器融合（LiDAR、視覺）。通過ASIL-D功能安全（ISO 26262）與航空級冗余設(shè)計(jì)，確保符合適航要求的容錯(cuò)運(yùn)行。

NXP S32G274A集成高速網(wǎng)絡(luò)通信（CAN FD、TSN以太網(wǎng)），實(shí)現(xiàn)與推進(jìn)系統(tǒng)、電池及地面站的低延遲交互，硬件安全引擎（HSE）保障數(shù)據(jù)和OTA升級的安全性。適配實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（QNX、AutoSAR），并依托恩智浦開發(fā)工具鏈，加速通過認(rèn)證的航電系統(tǒng)部署。

英飛凌的代表型號是AURIX系列，包括TC3xx與TC4xx。AURIX的TriCore架構(gòu)從設(shè)計(jì)之初就是為ASIL-D而生，其多核加鎖步核的架構(gòu)、完善的文檔支持，使其成為全球汽車和新興eVTOL廠商的首選。

瑞薩RH850系列/U2B MCU，是專門為汽車市場設(shè)計(jì)的MCU，采用業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的車規(guī)28納米工藝，RH850配備多達(dá)4個(gè)400兆赫（MHz）CPU核心與3個(gè)鎖部內(nèi)核，每個(gè)CPU內(nèi)核都集成了虛擬支持和服務(wù)質(zhì)量（QoS）功能，適用于X-in-1應(yīng)用程序。RH850系列支持多核（包括鎖步核）、ASIL-D級功能安全（符合ISO 26262），適用于高可靠性場景，如eVTOL的飛行控制系統(tǒng)。

寫在最后

一架低空民用無人機(jī)身上可能裝配超過10種芯片，包括控制、通信、用電、算法、圖像識別、定位、導(dǎo)航以及各種環(huán)境傳感器。根據(jù)摩根斯坦利報(bào)告的預(yù)計(jì)，2035年全球城市空中出行的市場規(guī)模將超過1.05萬億美元。如果按照汽車集成電路占整車成本10%的比例，城市空中出行中蘊(yùn)含的集成電路行業(yè)的市場規(guī)模可以達(dá)到近千億美元。

低空經(jīng)濟(jì)對供應(yīng)鏈的需求與汽車高度重合，非常有利于國際、國產(chǎn)產(chǎn)品供應(yīng)鏈進(jìn)入，英飛凌、NXP、兆易創(chuàng)新、瑞薩等不少廠商已經(jīng)切入飛行大腦主控芯片市場，誰能贏得規(guī)模量產(chǎn)客戶的青睞，誰將占據(jù)這個(gè)市場的優(yōu)勢地位。

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