小二用芯在写，如果您觉得有帮助，帮忙朋友圈推荐下"，感谢！
在介绍OBC，DCDC时候，觉得有必要对主控芯片做个介绍，比如为什么说数字电源的控制一般集成HRPWM (High Resolution PWM，高分辨率PWM)？
为什么有人会觉得只有PWM是数字控制器的核心？还有哪些关键的外设IP？
海外大厂的竞争格局变化？国产实时控制MCU的进展如何？
本文目录：
实时微控制器概览及应用领域
实时微控制器的关键点
国外领先的厂家及产品系列
国内的玩家
1
实时控制器概览
如下图，是摘自TI的交流感应电机的控制流程图，数字控制其实原理非常简单，分三步：
感知：通过ADC采样需要被控制的信号：如电压，电流，转速等
计算：结合控制目标及控制算法，计算当前需要输出的PWM占空比
执行：PWM输出
图1,2 TI，环路控制概览
在介绍大功率直流充电桩时候，针对设计我都有特别标注一个参数：开关频率
比如PFC在40kHz~150kHz，LLC: 130kHz~250kHz，电机一般10kHz以下
而太阳能逆变器，有的频率会到500kHz的高频
传送门：大功率充电桩系列
这里就引出了实时微控制器的一个核心，环路控制的周期，就是图1中完成感知，计算及执行的时间；
10khZ，一个环路控制周期是100us；
100kHz，一个环路控制周期10us；
500kHz，一个环路控制周期2us；
光光是这个时间，给微控制器的ADC，内核，工艺等带来了不同的设计要求，是实时控制器的一条主考虑线，今天小二做个分享，水平有限，欢迎指正交流
2
实时控制器的关键点
接着第一节的图，看采集，信号处理，执行涉及到的一些IP
ADC，
转换时间，1Msps采样率的ADC的采样时间是1us，如果是500kHz开关频率，只剩下1us给CPU处理明显是不够的；目前主流的12bit ADC，基本都在4Msps以上，一个采样转换的时间在0.25us
ADC的通道及转换单元，一般控制的采样信号是多路，比如2/3路电流，而且为了保证控制效果，需要同时采样；
小二画了两个对比示意图，分别是3采样保持单元+1转换单元，和三个采样保持单元+3个转换单元的输出结果示意；应该容易计算，如果1Msps的ADC，他们输出3个采样结果的时间分别是<3us(三通道一起采样保持，会省一些时间)和1us；
转换精度，这个影响到控制精度，和控制对象的范围，一般12bit很多场景足够，部分是到14bit；
中断响应时间，看图
CPU，
计算大脑，影响信号处理的时间；我们假设完成一个计算需要300条指令，比考虑浮点运算及乘除法运算情况下，假设RAM里面执行，100MHz的CPU，完成需要3个us，我们把影响展开具体分析下：
主频率，这个很好理解，执行指令的周期，目前随着工艺的提高，主频也不是瓶颈，国产M4F级别的MCU，一般40nm工艺下，跑200MHz，一些特殊工艺，可以支持到280MHz的级别，和STM32F4这样的110nm工艺的168MHz相比，有很大的提升；
CPU架构，不同的CPU架构，流水线的级数，不一样，同一工艺级别可以支持的主频率差别会很大，同40nm情况下，M0级别可能是64MHz，M4F是200MHz，M7就可以到400MHz以上了；
此外，CPU是否支持DSP，FPU，乘法除法器也是非常关键，比如M3和M4都是1.25DMIPS/MHz，但是CM3不支持DSP和SIMD，FPU，处理能力比M4就弱上一大截了；
CM3和CM4对DSP指令的支持
Flash的取指速度，TCM，I/D Cache，一般程序都存储在Flash里面，但是程序的执行是在CPU里面的，可能不少工程师还吃过这个亏，有的CPU主频太快，Flash慢，这里就需要配置Flash的Wait Cycle，如果配置错误，可能导致芯片跑飞；
为了解决Flash慢的问题，从而提出了Instruction Cache和Data Cache的设计，以及Tightly Coupled Memory的设计，保证没有系统内部的猪队友；
目前的MCU，有部分是XIP的Flash，为了保障程序快速运行，就加入了TCM，然后取了一个名字：Zero-Wait State Flash，零等待，跑更快；有些大厂的Flash直接取指速率可以做到接近200MHz，让人敬佩；
当然，运算的效率还和系统的部分IP，诸如DMA，这里就不展开了；
PWM，
聊到这里，相信大家已经理解，PWM是重要的一个，但是不是唯一的；
PWM作为控制器里面的重要单元，负责对外输出控制，也负责环路控制的触发（触发ADC采样）
我们先了解HRPWM和PWM单元；
HRPWM，High Resolution，顾名思义，就是高分辨率，多高算高？一般ps级别的分辨率算高；HRPWM和PWM最主要的区别也在这里；
那么，这个HRPWM难吗？我们算一个数字，德州仪器TI的高端C2000，支持150ps的分辨率，150ps，对应的时钟等效 1000,000/150MHz，即6.66GHz；而主频只是200MHz，应该说难度确实高；
TI实现HRPWM采用了其自主的MEP设计，如下图，在传统的PWM的边缘，增加凌波微步，比如PWM是46%占空比，通过MEP的调整，可以增加到46.XX%
HRPWM具体的核心，小二理解还是PLL，比如200MHz的主频，如果有一个8倍的PLL，则可以实现1.6GHz的时钟，从而得到625ps的分辨率；
HRPWM的注意，则是其对最小频率有要求，因为PWM的定时器是有位数限定的，比如16位情况下，增计数模式，可以实现的则是2^16次方*625ps一个周期；
PWM模块细节太多，比如对称/非对称模式，多路PWM的相位同步等，这里就不展开了；
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国外领先的厂家及产品
德州仪器的C2000，应该属于实时控制MCU的皇冠，至今在数字电源领域占有率保持领先，在光伏，汽车OBC/DCDC占有率极高，其产品路标如下
Microchip的Digital Signal Controller，专注在数字控制，其应用领域及产品布局如下
从工程师介绍也可以看到Microchip的优化逻辑和我们上面聊的也是类似的
Renesas 的 RX66T，RX72T和RA6XT系列
RX66T/RX72T是瑞萨基于自主研发内核的产品，RA6XT是ARM基于Cortex-M4F内核的新一代产品
意法半导体的STM32G4及H7，最后不得不提下ST，目前H7及G4产品均已经被市场验证，战略层面，ST已经把系统解决方案（MCU+MOSFET+Driver+OPA等）以及工业应用放在关键市场及应用策略的关键位置；
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国产的玩家
近几年，可以看到国产实时控制MCU涌现不少公司，小二简单总结如下，关注的可以自行了解，不做推荐，也不能说太多（忘记加GD的E5了）
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