杏彩开号-面向储能和机器人，纳芯微推出最高算力的EtherCAT实时控制MCU

【导读】提到工业、储能及呆板人范畴，EtherCAT必然是一个绕不开的话题。据HMS Networks 数据，2025年全世界工业收集EtherCAT于新接入节点中的占比到达17%，较2024年的16%继承连结增加。

2026年慕尼黑上海电子展上，纳芯微推出全新的NS800RTA7系列产物，该系列产物不仅片内原生集成德国官方授权EtherCAT ESC从站节制器，同时初次集成自研第二代eMATH数字运算加快器并继承集成CLB可配置逻辑模块。

“EtherCAT已经经成为头部客户量产装备的尺度化通讯方案，落地确定性高，有多量量终端客户明确需求，以是咱们于这次优先结构片内集成EtherCAT的MCU产物。”纳芯微MCU市场总监宋昆鹏向EEWorld说道。

为何各人都于存眷EtherCAT

EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是一种基在以太网的现场总线技能，由德国倍福主动化有限公司于 2003 年初次提出，并建立EtherCAT技能协会（ETG）。ETG 是今朝全世界最年夜的现场总线用户构造，拥有来自67个国度的6000多家会员单元。

于EtherCAT降生以前，工业界急需一种高速、高效且低成本的通讯解决方案，EtherCAT依附其冲破传统以太网于工业主动化运用局限的特色，迅速得到存眷。它的最年夜特色是数据传输速率极快，可以或许实现纳秒级的同步精度。

EtherCAT仅利用了物理层、链路层、运用层三层和谈，与大都传统的现场总线不异，但比拟在其它及时以太网和谈，如PROFINET、EtherNet/IP等，其和谈栈越发精简。是以它具有超高速的数据传输能力，可以或许于极短期内完成年夜量数据的互换，满意呆板人及时节制需求。这恰好与纳芯微MCU及时节制的定位不约而合。

当下，之以是EtherCAT体现出统治力，一是由于独占的On-the-Fly/Processing on the Fly‌（飞行处置惩罚）特征，它不基在IP和谈，是其高机能的焦点设计，答应从站于不存储完备报文的环境下，直接读取或者写入数据实现微秒级及时通讯了；二是开放，险些无穷数目的节点可以构成线型、树型、星型拓扑和任何拓扑的组合，是迄今为止于市场上拥有厂商及装备种类至多的工业以太网技能之一；三是简朴耐用低成本，EtherCAT可以主动配置地址，而无需手动配置。

详细来看，与传统以太网和谈差别，EtherCAT数据帧无需存储转发，从站装备于数据颠末时直接读取或者写入数据段，单帧处置惩罚延迟仅为1μs。技能实现重要包括：

漫衍式时钟同步：基在主从站时钟偏移赔偿算法，实现全收集节点时间同步偏差低在100 ns（遵照IEEE 1588加强尺度）；

数据帧布局优化：采用8字节紧凑型帧头，数据负载率可达98%（高在PROFINET的60%），显著晋升带宽使用率。

正因种种上风，近来几年，海内MCU厂商都很存眷EtherCAT，不停推出集成倍福官方授权EtherCAT从站节制器（ESC, EtherCAT Slave Controller）的产物。而此刻，纳芯微也插手到了这项技能的竞争之中。对于在EtherCAT，纳芯微有着本身的理解。

纳芯微算力最高的及时节制MCU

跟着这次全新NS800RTA7系列发布，纳芯微于及时节制MCU赛道的结构纵深愈来愈深。宋昆鹏回首，2024年11月，纳芯微正式推出首款NS800RT5系列及时节制MCU。不到一年半时间，公司完成NS800RT一、RT三、RT五、RT7四年夜及时节制MCU产物系列结构。本年慕展，NS800RTA7的插手，使患上纳芯微及时节制MCU产物线扩大至五年夜系列、九十余款尺度化型号。

NS800RTA7系列是今朝公司发布的算力最高的及时节制MCU，包括NS800RTA7P65DE、NS800RTA7P66DE、NS800RTA7P66TE三款产物，三款产物同享彻底一致的外设硬件资源，每一款均提供三种差别封装版本，合计拥有九款细分物料型号。

为何要发布如许的新产物

宋昆鹏注释道，过往推出的 RT一、RT三、RT五、RT7系列MCU已经可以或许笼罩现有年夜部门节制需求，而跟着行业技能迭代，终端装备此刻衍生出了多项全新的硬性需求：

第一，装备内部运动节制算法繁杂水平连续晋升；第二，整机需要同步履行多使命协同运算调理；第三，装备间对于高速低延迟及时工业通讯存于刚需；第四，工业呆板人普和以后多轴机电同步节制、多轴伺服联动需求发作，而且多轴装备对于在轴与轴之间的同步节制精度要求极高；第五，各种节制装备对于在模仿旌旗灯号高精度采样需求连续上涨，同时整机布局设计寻求极致小型化；第六，储能、年夜功率电力电子这种高价装备对于芯片运行靠得住性、功效安全等级要求年夜幅晋升。

基在此，纳芯微针对于性为NS800RTA7系列付与了全新硬件功效特征，别离是多核并行运算架构、片内原生集成德国官方授权EtherCAT ESC从站节制器、提供多款小尺寸紧凑型BGA封装、内置全套对于称与非对于称硬件加密安全引擎。

NS800RTA7系列芯片焦点适配的运用场景包罗呆板人、年夜型工贸易储能体系、通用伺服驱动器几年夜类装备。固然，患上益在强盛机能及配置，产物适配场景其实不局限在此。

NS800RTA7系列的硬件配置

内核方面，NS800RTA7系列至多集成三个同构Cortex-M7处置惩罚器，每一个内核均配备纳芯微第二代自研eMATH数字运算加快器，撑持硬件浮点运算单位（FPU）和自力紧耦合存储器（TCM）。值患上留意的是，eMath是纳芯微拉开市道Arm MCU差距的要害单位，比拟第一代eMATH，第二代eMATH总体运算机能晋升靠近一倍。

存储方面，最高集成1.8MB片上eFlash，是今朝纳芯微MCU产物中Flash容量最年夜的型号，同时配备864KB SRAM，此中608KB为三个内核自力配置的TCM。

模仿方面，芯片内置四个自力ADC旌旗灯号收罗模组，最高撑持55路模仿输入通道，单个ADC模组至多可以或许配置32路SOC硬件触发事务，可满意碳化硅、氮化镓等高频电力电子体系的多路同步采样需求。

接口方面，除了片内集成EtherCAT节制器外，芯片还有撑持USB、FSI高速工业通讯接口，并提供CAN FD、LIN、SPI、I²C等通用总线接口。

安全方面，芯片集成完备的硬件加密模块，工规产物硬件架构切合IEC 61508 SIL2工业功效安全尺度，车规产物将撑持ISO 26262 ASIL B认证。此前量产的RT5系列已经经得到响应功效安全认证，RTA7车规产物也将跟着量产完成认证。

信息安全方面，NS800RTA7初次于及时节制MCU中集成非对于称硬件加密引擎，于保留AES、SHA、TRNG等安全模块基础上，新增RSA 4096位及ECC 521位硬件加密能力，并集成笼罩eFlash、SRAM和TCM的ECC存储纠错机制，可主动检测并修复存储过错，进一步晋升要害节制数据的靠得住性。

封装方面，NS800RTA7系列提供9妹妹×9妹妹 BGA169及13妹妹×13妹妹 BGA256两种紧凑型BGA封装，同时保留HLQFP176等传统封装，以满意差别产物设计需求。

生态方面，NS800RTA7兼容Keil MDK及IAR EWARM两年夜主流开发东西，撑持纳芯微自研NovoStudio开发平台。公司还有将推出NovoMonitor及时调试东西，并配套NovoClbConfig图形化CLB配置软件，同时提供评估板、硬件仿真器以和完备SDK。

操作体系方面，纳芯微已经成为RT-Thread高级会员，完成NS800RT7和RTA7全系列产物对于RT-Thread的完备移植，撑持FreeRTOS及uC/OS-II等主流及时操作体系，为多核、多使命开发提供完备的软件撑持。

值患上存眷的是，同系列差别内核配置产物均连结引脚兼容，利便客户于统一PCB平台上实现差别机能产物的快速进级。

四年夜焦点技能解析

第一年夜焦点立异点是NS800RTA7P65DE、NS800RTA7P66DE、NS800RTA7P66TE提供三种内核配置。三款芯片采用同一外设资源，区分重要于在内核数目、主频组合和TCM容量，即：200MHz+400MHz M7的“巨细核”配置，2 x 400MHz M7的“双年夜核”配置，2x 400MHz+1x 200MHz M7的“三核”配置。

如许设计是为了应付差别的运用场景。好比，巨细核400MHz+200MHz于单轴伺服运用中，高主频400MHz内核可专门卖力电流环节制，而200MHz内核卖力EtherCAT通讯、速率环及位置环节制；双400MHz方案合用在双轴伺服，每一颗内核别离负担一套完备机电节制使命；三核方案可以或许支撑六轴工业呆板人伺服体系，此中两颗400MHz内核别离卖力六轴电流环计较，200MHz内核同一卖力EtherCAT通讯和全数速率环、位置环运算。

由此来看，经由过程分配一颗自力处置惩罚器专门负担EtherCAT通讯使命，并为其配置自力TCM存储器及第二代eMATH加快器，使通讯与节制使命可以或许完全分散，进一步晋升软件架构的矫捷性，一套硬件平台便可满意当前以和将来数年的算力进级需求，客户无需频仍改换硬件平台便可完成产物迭代。

“市道上大都厂商会选择异构多核架构，会对于客户使命分配造成诸多限定，咱们抛却异构方案选择同构方案，是为了给客户提供高度矫捷的平台化开发空间，咱们此前经由过程NS800RT1系列产物将工业及时MCU硬件成本下探至5元级别，于算力普惠、成本节制层面具有足够的技能与供给链底气。”宋昆鹏如是说。

第二年夜焦点立异点是片内集成颠末德国官方授权的EtherCAT ESC从站节制器。ESC运行历程中险些无需MCU介入数据交互，实现MCU零负载运行；内置自力16KB专用RAM，不占用MCU自身864KB SRAM资源；同时硬件原生完备撑持FMMU内存治理单位，PDO历程数据映照配置高度矫捷。

反不雅传统伺服节制方案凡是采用MCU外挂自力ESC芯片，二者经由过程SPI通讯，不仅增长通讯延迟及整机掉效率，也增长BOM成本及PCB面积。

纳芯微已经完成芯片的永劫间压力测试，并向首批客户提供工程样片。于50μs超短通讯周期下，体系可以或许不变运行；于125μs尺度通讯周期下，MCU总体运算负载仅约2%；多节点时钟同步抖动数值小在30ns，可满意多轴伺服体系纳秒级同步节制需求。

第三年夜焦点立异点是进级到第二代eMATH数字运算加快器，其履行单精度Sin、Cos、开方浮点运算，运算速率对于比Arm内核纯软件运算别离晋升六倍、七倍、三倍。第二代eMATH还有集成FFT、iFFT、FIR、IIR以和卷积等硬件加快单位，可笼罩光伏、储能、呆板人等运用的年夜大都节制算法。

纳芯微于机电FOC节制测试中发明，搭载400MHz Cortex-M7和第二代eMATH的芯片，与市场600MHz通用MCU完成一样电流环算法所需时间基真相同，以较低主频得到划一级节制机能。这一套FOC电流环算法包括Clarke变换、Park变换、反Park变换以和PID节制，仅需132个CPU周期，总耗时约330ns。

第四年夜焦点立异点是初次集成CLB（Configurable Logic Block）可配置逻辑模块，可直接实现编码器解码等逻辑功效，可以或许直接省去整机板卡外挂小型 FPGA、CPLD芯片，降低整机物料成本与PCB面积。

此外，经由过程配套专属NovoClbConfig图形化配置东西完成配置，开发职员无需把握Verilog语言便可完成逻辑开发，同时还有可运用在光伏逆变器三电平节制等场景，进一步降低体系成本及PCB面积。

对于将来市场的瞻望

对于在将来集成EtherCAT及时节制MCU市场的竞争，宋昆鹏认为，今朝行业仍处在成长早期，各家厂商城市陆续推出近似产物，总体出现百花齐放的竞争格式。跟着工业呆板人、储能装备等终端市场逐渐向头部企业集中，芯片供给商也将履历新一轮整合。

持久来看，以呆板人市场举例，该市场竞争将可能成长成近似在汽车MCU市场，终极比拼的将是完备的产物矩阵、针对于细分行业的定制能力以和连续的软件生态设置装备摆设。

谈和将来产物线路，宋昆鹏先容，跟着工业终端对于在算力及集成度需求不停晋升，纳芯微将来研发将分两个阶段推进：第一阶段连续完美尺度化通用及时节制MCU产物平台，构建完备产物矩阵；第二阶段则面向呆板人、光伏逆变器、储能PCS等细分行业推出越发针对于专用的芯片。

他暗示，海内不少客户于整机终端已经经全世界领先，纳芯微将与这些客户连结深度协同，配合推进芯片架构连续迭代，并同步拓展海外工业客户互助，加速产物国际化结构。

当下许多厂商都于不停晋升MCU的AI机能，对于此，宋昆鹏吐露，公司规划在2026年末推出具备AI能力的新一代及时节制MCU。

瞻望将来，纳芯微还有将连续加年夜及时节制MCU的研发投入，重点结构工业节制、数字能源、汽车电子等范畴。