极海G32R501数据手册# 内置FPU，支持 Arm Helium，实时控制 MCU

eeDesigner 2025-02-19 609

描述

极海G32R501实时控制MCU ：

基本信息 ：

G32R5系列实时控制MCU搭载Arm v8.1-M架构的Arm® Cortex®-M52内核及自研紫电数学指令扩展单元，支持基于矢量扩充方案（MVE）的Arm Helium^TM^技术，集成高性能感知，控制外设和灵活的外设互联系统，支持-40°C~105°/125°C的宽环境工作温度，适用于新能源逆变器、商业电源、工业自动化、新能源汽车等广泛领域。
*附件：G32R501数据手册 V1.1.pdf
*附件：G32R501 用户手册 1.0.pdf
*附件：G32R501 开发板原理图 V1.0.SchDoc.pdf
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是极海首款基于 Arm® Cortex®-M52 双核架构的实时控制 MCU。
基于 40nm 先进工艺制程。

性能特点 ：

采用最新 Arm v8.1-M 架构设计的 Arm® Cortex®-M52 双核 CPU，支持同构双核并行工作，工作主频高达 250MHz，实时算力可媲美 800MHz 的 Cortex-M7 内核产品。
内置单/双精度浮点运算单元（FPU），支持 Arm Helium^{TM}技术。
通过支持自定义数据通路 CDE 接口，可扩展极海自主研发的紫电数学指令扩展单元，大幅缩短数学计算时间、降低 CPU 访问延时。
增强型存储空间 RAM 可灵活配置为零等待访问周期 ITCM 和 DTCM，通过 Cortex-M52 内核的 ACI 功能，可将自定义指令直接纳入内核处理，大幅提高运算能力，为电源应用中常用滤波器、补偿器、锁相环等算法提供运算加速。
拥有 6 通道 DMA 模块，有助于减轻 CPU 负担，实现更高效数据传输。

集成外设 ：

内部集成了 3 个 12 位 ADC（3.45MSPS 采样率），可准确、高效地采集和处理多个模拟信号，显著提升系统数据吞吐量和响应速度。
7 个内置 12 位参考 DAC 的比较器支持跳闸功能，可对输入电压电平进行实时监控，确保系统的安全性与稳定性。
7 个增强型捕捉模块（cap），其中 2 个支持高分辨率捕捉（hrcap）功能，可实现高精度的信号捕获，适用于高速动态控制场景。
2 个增强型正交编码器脉冲（qep）模块支持 CW（顺时针）/CCW（逆时针）运行模式，满足精密电机控制需求，提供高精度的位移和速度测量能力。
4 个Σ-Δ滤波器模块（sdf）用于提升 ADC 的精度和信噪比，优化信号质量，特别适合高噪声环境下的模拟信号处理。
内置 16 个 PWM 通道，均支持典型值 150ps 的 HRPWM 输出，满足电源应用占空比、开关频率、移相或死区的高分辨率控制要求。
4 个可编程逻辑单元 FLB，可为电源驱动提供灵活的组合逻辑或时序控制。

安全与可靠性 ：

具备双代码安全（DCS）功能，提供全面的安全防护，防止未经授权的访问和查看片上安全存储器及其他安全资源，确保数据和系统的机密性与完整性。
具有多重安全增强功能，包括丢失时钟检测电路、看门狗定时器、寄存器写保护、纠错码（ECC）与奇偶校验等，以提高运行可靠性和数据完整性。

应用领域 ：

新能源逆变器（微型逆变器、光伏优化器、户储逆变器等）。
新能源汽车（车载充电机、直流充电桩、车载压缩机等）。
商业电源（服务器电源、通信电源、UPS 等）。
工业自动化（伺服控制器、机器人、变频器等）。

方案介绍 ：

全数字双向电源参考方案：采用单颗 G32R501 实时控制双核 MCU，基于两相交错的图腾柱 PFC 和 LLC 谐振变换器，结合传统硅 MOSFET，实现两级变换器双向软开关工作，具备高效率、高可靠、高转换率、低噪声和高性价比等特点，同时配备全面的输入/输出保护和软启动功能，适用于通信电源、服务器电源、便携储能电源等多种场景。
400W EtherCAT 总线型高压伺服控制器参考方案：采用双核并行处理架构设计，支持上位机 ModBus 协议和 EtherCAT 总线协议，可灵活配置 400 余项伺服参数，有效满足各类定制化工业应用场景需求。
低压无感双电机参考方案：支持双电机无感 FOC 控制，单核条件下仅需 24.8μs 即可对双电机执行完整电流环控制，内置静态（电阻、电感、磁链）参数辨识、在线电机电阻辨识功能，配置模型参考自适应，PI 自整定，可实现对大多数永磁同步电机的自动控制。

其他：

工作温度覆盖-40℃~125℃，对电磁环境有更高容忍度，可适应复杂工况环境。
提供了完善的生态开发体系，包括多种库资源、支持多任务操作系统和软硬件开发工具，兼容主流 IDE 工具链（如 Keil、IAR、Eclipse 等），还有丰富的硬件支持，如评估板、双电机调试板、EtherCAT 总线调试板等。极海实时控制团队还能提供快速响应、全面周到的技术支持服务。

在实际应用中，G32R501 已在多个领域展现出卓越性能，例如：

在喷绘写真行业中，确保喷头在高速运动中的定位精度，提升生产效率。
在工业机器人领域，优越的反应速度和控制精度使得机器人能更好地完成复杂的作业，提高操作灵活性和安全性。
在数控机床中，实时反馈机制能够让操控人员更好地调节机器状态，显著减少故障率，提高工作效率。

极海 G32R501 实时控制 MCU 的推出，旨在从芯片端解决实时控制系统对更高效率、更高功率密度、更高精度和更高可靠性的设计挑战，助力数字电源产业向更高效率、更高功率密度、低成本发展，推动整个能源体系向绿色、可持续的发展方向转型。同时，它也为边缘 AI 在更丰富终端应用产品的应用提供了有力支持，在工业自动化、新能源、汽车电子等领域具有广泛的应用前景和市场潜力。

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相关资源链接 ：

极海G32R501相关参数表格如下 ：

参数	详情
架构	基于 Arm® Cortex®-M52 双核架构
工艺制程	40nm
工作主频	250MHz
内置浮点运算单元	单/双精度 FPU
支持的技术	Arm Helium^{TM}技术、自定义数据通路 CDE 接口、极海自研紫电数学指令扩展单元
增强型存储空间配置	可灵活配置为零等待访问周期 ITCM 和 DTCM
DMA 通道数	6 通道
ADC 数量及采样率	3 个，3.45MSPS
比较器数量及内置 DAC 位数	7 个，12 位
捕捉模块数量及高分辨率捕捉支持情况	7 个，其中 2 个支持高分辨率捕捉（hrcap）
正交编码器脉冲模块数量及运行模式支持	2 个，支持 CW（顺时针）/CCW（逆时针）运行模式
PWM 通道数量及 HRPWM 输出分辨率	16 个，150ps
可编程逻辑单元 FLB 数量	4 个
双代码安全（DCS）功能	具备
安全增强功能	丢失时钟检测电路、看门狗定时器、寄存器写保护、纠错码（ECC）与奇偶校验等
工作温度范围	-40℃~125℃
应用领域	新能源逆变器、新能源汽车、商业电源、工业自动化等
方案支持	全数字双向电源参考方案、400W EtherCAT 总线型高压伺服控制器参考方案、低压无感双电机参考方案等
生态开发体系	提供多种库资源、支持多任务操作系统和软硬件开发工具，兼容主流 IDE 工具链（如 Keil、IAR、Eclipse 等），有评估板、双电机调试板、EtherCAT 总线调试板等硬件支持，以及快速响应、全面周到的技术支持服务

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