效能

在伺服馬達驅動應用中，馬達控制通常可分為幾個控制迴路層：電流/扭力迴路、速度迴路、位置迴路及更高階的動作控制迴路。這些迴路通常以串接方式配置，每個都有自己的「即時」處理需求。電流或扭力迴路是最嚴格的控制迴路。每個上游迴路在該迴路前會有多個迴路運作，並提供輸入參考至下游迴路。圖 1 說明典型的串接控制拓撲。

圖 1 中的區塊可幫助在異質處理器中或處理器與微控制器間的核心邏輯分割。在多核心 MPU 或 MCU 的不同核心中配置各種迴路，可增加各迴路專屬的處理頻寬。當 MPU 或 MCU 核心收到控制迴路輸入資料，將可執行演算法盡快完成，為下游迴路提供參考值，接著繼續提供其他服務，直到下一組輸入資料準備好。

原始性能較高的 MPU 與 MCU 可以較快速度完成控制處理，並有更多頻寬可提供更多服務與功能。當 32-kHz 控制迴路的週期時間接近 31.25 μs，或必須幾乎同時處理多軸輸入時，快速處理就顯得尤其重要。

有幾種選項可滿足伺服控制嚴格的即時處理要求，包含數位訊號處理器 (DSP)、FPGA 與標準 Arm® 處理核心。選擇適合的處理核心並不容易，因為需在靈活性與控制演算法最佳化間取得平衡。控制演算法最佳化在過去是首要考量，因此 DSP、應用特定積體電路 (ASIC) 和 FPGA 是明顯的選擇。

圖 1 典型伺服馬達控制迴路拓撲

現在，將工業 4.0 服務加入伺服驅動器的需求促進了標準 Arm Cortex®-A 與 Cortex-R 核心的使用。Cortex-A 核心可實現非常高的頻寬，適合快速處理但缺乏 Cortex-R 的即時元件，因此 Cortex-R 會比 Cortex-A 更適合即時控制應用，例如伺服控制。但對其他許多服務而言，Cortex-A 則遠比 Cortex-R 適合，例如動作控制、預測性維護或 Linux 網路服務。幸好像 Sitara AM64x MPU 和 AM243x MCU 等多核心裝置納入上述所有處理元件，只要單一晶片即可實現所有必要元素。