電機無處不在,從公共運輸到其他發電系統,從工廠自動化到倉儲所使用的機器人到醫療設備,甚至農業的空中系統。令人吃驚的是這些電機消耗了全球工業能源總用量的70%。而且現在的電機也變得更加精密複雜,提供各種速度能力,並且越來越多採用新材料設計,包括碳化矽和氮化鎵來提升效率與性能,同時還能夠降低能耗。這些新的現代電機確實令人印象非常深刻,但是它們也需要電機驅動系統來控制這些電機,這樣才能使其扭矩、速度以及應變速達到最大,同時還能使能耗降到最低。
電機驅動系統主要是有三個要素,第一是驅動器,第二是供電部分,第三是電機本身。對此,AMD工業、視覺、醫療與科學高級總監Chetan Khona表示,提高電機的效率將對全球用電量產生顯著的積極影響。提高這些應用的效率夠使能耗降低15%到40%。所以,如果能夠提升這些複雜電機的控制系統以及控制這些電機的電度的話,對於全球用電量會產生非常大的影響。
AMD工業、視覺、醫療與科學高級總監Chetan Khona
AMD(超威,納斯達克股票代碼:AMD)今日宣布推出的 AMD Kria™ K24 系統模塊( SOM )和 KD240 驅動器入門套件,正是能有效提升複雜電機使用效率,從而為企業有效降低能耗的一款產品。
AMD Kria™ K24 系統模塊( SOM )
AMD Kria K24 SOM 能以小尺寸提供高能效計算,面向成本敏感型工業和商業邊緣應用,是 Kria 自適應 SOM 及開發者套件產品組合的最新產品。
AMD Kria K24 SOM 的尺寸只有信用卡的一半大小,用戶通過這個產品可以實現降低能源消耗、增加扭矩和其它的性能特點,同時還能進行預測性維護和OTA、降低噪音和震動,以及提升電機的生命周期。AMD推出的K24 SOM不會取代之前的K26 SOM ,K24 SOM是K26 SOM 的補充,而且還帶有連接器和K26 SOM兼容,以實現可擴展性。Kria SOM有一個優勢,那就是不需要FPGA方面的專業知識,和之前的Kria SOM產品一樣,這次新推出的Kria K24 SOM也支持新用戶使用非自適應計算的工具,比如Python和MATLAB Simulink這些開發流程。
K24 SOM是K26 SOM的補充和延伸。它基於是同樣的Zynq UltraScale MPSoC架構,這兩者都是A53 四核以及雙R5F處理器,都帶有非常出色的外設。K24 SOM可以說是K26 SOM的可擴展版,而且對於關注尺寸、功耗、成本等方面的設計,K24 SOM是更為理想的選擇。
KD240驅動器入門套件
AMD推出的KD240驅動器入門套件,就像是機器人的肌肉一樣,可以來控制機器人的行動和傳動。在製作原型之後,就可以把這些設計進行生產,使用的是混合K26和K24的 SOM。它在分布式和嵌入式的系統當中,是一個非常有用的工具。
KD240驅動器入門套件的大小和之前的Kria入門套件相當。在最頂端有micro SD、多個USB、以太網、CAN的接口。在右側和底部,有專門和電機、傳感器的連接接口。左下角還有一個主要是用於擴展的Pmod。
當開發人員在為客戶構建硬體的過程當中,可以用推出 Kria KD240驅動器入門套件來進行K24 SOM的開發。如果是電機控制的話,用戶在收到套件之後,不到一個小時就可以完成啟動過程。
構建高能效DSP解決方案
K24 SOM是一個基於ARM處理系統的可編程邏輯器件,所以它也有很多特定性能,使用專門為K24 SOM設計的Zynq UltraScale 自適應SoC。能夠非常簡單地控制不同任務之間的優先級,也可以通過使用MPSoC來確保功能安全性,提升網路安全,甚至還有一個內置HMI。可編程的I/O結構可以與任何傳感器進行連接,包括環境、方向、視覺和其它傳感器。另外,K24 SOM還能夠支持工業網際網路從 EtherCAT到TSN。K24 SOM能夠支持在業界比較普遍的40多種工業網際網路標準。
Zynq UltraScale 自適應SoC技術可以完全實現並行並具有四大性能方面的優勢。
第一,完全並行。使用FPGA的硬體就能夠帶來時延方面的優勢。在DSP處理流程中,只需要一個時鐘周期而不是標準DSP處理器的兩百個時鐘周期就可以完成相同的操作任務。
第二,功耗優勢。如果是要以最快方式取得結果,傳統方式時鐘在運行時需要幾百個甚至是GHz級的速度。但是FPGA的速度可以更慢也可以節約用電,只要200 MHz就可以完成相同工作內容。
第三,靈活應變。靈活的工控設計使得開發人員可以在功耗、時間以及時鐘速度方面進行取捨,也就是可以實現時分復用。例如,您不需要在一個時鐘周期內完全200次操作,你只要在四個時鐘周期內進行200次操作,可以根據具體任務進行調整。
第四,獨立性。如果是多訪問的電機控制應用,AMD可以用FPGA的硬體來控制迴路,而不是通過一個電路來控制多個電機,這樣會稀釋性能。
簡化 DSP 開發並加速設計周期
與其它基於處理器的控制套件相比,K24 SOM 具備定製打造的 Zynq™ UltraScale ™ MPSoC 器件,配套的 KD240 入門套件是一款價格低於 400 美元的、基於FPGA 的電機控制套件。
KD240 支持開發人員在設計周期中更為成熟的節點入手,使入門級開發人員能夠輕鬆使用。
K24 SOM 滿足用於工業環境的資格,其所支持的設計流程比此前任何一代產品都要多。其中包括 Matlab Simulink 等常見的設計工具與 Python 等語言,以及其對 PYNQ 框架廣泛的生態系統支持。此外,它還支持 Ubuntu 和 Docker。軟體開發人員也可在使用 AMD Vitis™ 電機控制庫的同時,保持對傳統開發流程的支持。
隨著 Kria™ K26 SOM 的發布,AMD 推出了首個面向邊緣應用的應用商店( App Store )。通過推出 KD240 入門套件,AMD 現在率先提供預構建的電機控制應用,使用戶能夠創建可靠、可用且具有高級安全功能的高能效工業解決方案。此外,KD240 還可以通過可選的電機配件包( MACCP )提供支持,未來還將提供可單獨購買的附加電機套件,為開發人員帶來強化的加速體驗。
Kria SOM 使開發人員能夠跳過圍繞所選晶片器件的大量設計工作,而專注於提供差異化增值功能。連接器兼容性支持在 K24 和 K26 SOM 之間輕鬆遷移,無需更換板卡,令系統架構師能夠平衡高能效系統的功耗、性能、尺寸和成本。
Rev Robotics 首席執行官 Greg Needel 表示:「AMD Kria SOM 產品組合已助力打造了用於面向大眾的機器人和工業邊緣應用的強大硬體,我們很高興看到新的 K24 SOM 和 KD240 入門套件擴展了該產品組合。藉助 Kria SOM,我們能夠簡化高級控制環路算法的開發,適應不斷變化的軟體與硬體需求,並為商業和 STEM 教育客戶構建真正炫酷的產品。」