兆易创新高算力GD32G5系列MCU如何引领数字能源、电机控制与光通信的变革

Release time:2025-01-02
author:AMEYA360
source:兆易创新
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  不论是蓬勃兴起的数字能源、不断拓展应用边界的电机控制,还是极速发展的光通信,这些领域正在经历一场与大数据分析、云计算和人工智能(AI)等前沿技术深度融合的变革。这一融合不仅推动了技术边界的大规模扩展,也引发了对智能化解决方案需求的迅猛增长。

  面对这些行业日益复杂的挑战,MCU成为了破局的关键。MCU不仅是实现系统智能化的核心组件,还在提升能效、优化性能和保障安全性方面发挥了不可或缺的作用。通过集成先进的算法和功能模块,MCU能够实时响应并处理复杂的数据,确保各个系统在高效、稳定的状态下运行。兆易创新推出的GD32G5系列高性能MCU,以其强大的算力、丰富的外设和全面的安全机制,为应对这些挑战提供了坚实的技术支持,助力各行业实现效能优化、性能提升及稳定运作。

  高性能、高安全MCU

  是三大领域应用的关键

  结合了IoT、大数据分析、云计算和AI等前沿技术的数字能源系统,致力于提高能效、减少浪费并促进可再生能源的整合。在这个生态系统中,MCU通过精确监控电力参数,如电压、电流等,并实时调整系统设置,确保系统高效运行。此外,MCU支持多种通信协议,实现设备间的无缝数据交换,推动分布式能源资源的有效集成。

  对于电机控制而言,现代MCU集成了PWM控制、高速ADC等功能,简化了系统的设计,减少了外部组件的需求。此外,MCU还能够实时处理复杂的控制算法,确保电机在各种负载条件下都能平稳运行,从而提高了整体性能。

  在光通信领域,MCU的作用同样不可忽视。特别是在光模块中,MCU负责实时监控温度、电压、电流和光功率等关键参数,确保光模块稳定工作。同时,MCU支持远程管理和诊断功能,提升了网络的运维效率和安全性。

兆易创新高算力GD32G5系列MCU如何引领数字能源、电机控制与光通信的变革

  为了应对这三个领域对高性能MCU日益增长的需求,兆易创新推出了GD32G5系列高性能MCU。该系列最大的特点就是应用强大的算力,采用Arm® Cortex®-M33内核,主频高达216MHz,内置高级DSP硬件加速器和单精度浮点单元(FPU),以及硬件三角函数加速器(TMU)和支持多类硬件加速单元。这些特性大幅提升了数据处理速度和复杂运算能力。

  存储资源也是决定MCU表现的关键。GD32G5系列MCU配备了256KB到512KB嵌入式Flash,支持Flash双Bank功能,以及128KB SRAM,还配备了高速缓存空间,进一步提升内核处理性能。

  外设集成度上,GD32G5系列同样表现出色,内置了丰富的接口和功能模块,以适应多样化的应用场景。尤其值得一提的是其全面的安全机制,包括安全的空中下载(OTA)更新、安全启动、安全调试及安全升级等功能,为通信过程中的数据完整性与安全性提供了坚实的保障。GD32G5产品系列支持IEC 61508 SIL2功能安全标准,提供完整的Safety Package,包括Safety Manual、FMEDA和自检库等,助力工业应用更安全可靠。

  数字能源效能

  优化的核心

  在数字能源领域,功率控制是MCU的一个关键应用方向。在这一领域,GD32G5系列MCU展现出了显著的优势,特别是在以下两项关键技术上:

  首先是发波控制。以该系列的GD32G553为例,其具有的高精度定时器(HRTIM)支持16位16通道,可以满足多种复杂拓扑结构;此外,它还支持10个外部事件输入和8个故障输入通道,可配合实现多种拓扑结构的灵活发波模式。

  第二是精确感测。GD32G553支持4个12位ADC采样速率高达5.3MSPS,具备高达42个通道,能够高效地采集和处理多种传感器的信号。同时,GD32G553还具有快速系统保护和辅助发波功能。其配备8个CMP(比较器),传播延时仅15.8ns,0-63mV的可编程迟滞,能够快速响应故障输入或外部事件。此外,GD32G553还具有4个1Msps/15Msps的12位DAC,最多可支持8通道,可配合HRTIM实现斜坡补偿等功能。

兆易创新高算力GD32G5系列MCU如何引领数字能源、电机控制与光通信的变革

  兆易创新以GD32G553为核心构建了两个应用方案。首先是3.5kW直流充电方案,其使用单颗GD32G553系列MCU,控制两级高效率的开关电源拓扑,包括前级单相图腾柱PFC和后级全桥LLC。该方案的输入电压为220V(±10%)/50Hz,输入电流最大有效值17A;输出电压为250VDC~450VDC,支持涓流、恒流和恒压充电模式;PFC开关频率70kHz,LLC开关频率94kHz~300kHz。

  该方案实现系统峰值效率96.2%,PF为0.999,THD为2.7%。在满载恒流充电下,系统效率95.6%,PF为0.999,THD为2.5%。为了确保系统安全和可靠性,该方案配备了多种软、硬件保护功能,包括OCP、SCP、OVP、OTP、CBC、DESAT等系统保护。

兆易创新高算力GD32G5系列MCU如何引领数字能源、电机控制与光通信的变革

  另一个是基于GD32G5系列/GD32E5系列的便携式双向储能逆变方案,能够实现离网放电和并网充电功能。该方案通过两颗GD32G5系列MCU/GD32E5系列MCU控制三级架构(LLC + Buck/Boost + 逆变/PFC),确保了系统的高效性和稳定性。其LLC的开关频率为100kHz,Boost/Buck和逆变/PFC部分的开关频率均为20kHz;内部比较器实现了过流和过压保护,减少了对外部硬件电路的依赖,简化了系统设计;采用的ADC倍频采样技术能够实现更精确的平均电流控制,其过压、过流和过温保护机制则确保了系统在各种工作条件下的安全运行。

  助力电机控制性能与效率

  双提升

  上至小家电,下至电动汽车,电机的应用无处不在。而电机控制对MCU的要求极为严格,包括高效处理能力、精确的实时控制和丰富的外设接口。具体而言,MCU需要支持快速且精确的PWM信号生成以确保电机运转平滑,配备高分辨率ADC进行电流与电压的实时监测,并拥有充足的存储空间以运行复杂的控制算法。此外,集成的安全机制和多样的通信接口对于保障系统的稳定性和连接性至关重要。

  GD32G553凭借其卓越的配置完美应对了这些挑战。首先,该MCU的算力有了显著提升,能够更高效地处理复杂的电机控制算法。其次,它提供了丰富的片上资源,包括四个12位ADC、8个比较器以及1个高性能数字滤波器(HPDF),后者支持8通道/4滤波器配置,可外接Σ-Δ调制器,可用于变频器、低端伺服里面外接调制器。最后,GD32G553配备了三个16位高级定时器,支持8通道/4对互补模式,适用于控制两相四线步进电机;其复合模式支持单电阻采样和母线电力两次采样,实现了步进电机快慢衰减混合模式的精准控制,进一步增强了电机控制的灵活性和效率。

  GD32G553不仅在性能上满足了电机控制的严苛要求,还在功能丰富度和应用适应性方面展现了明显优势,可满足各领域复杂电机控制需求。

  光模块

  稳定运作的关键

  与通用MCU有所不同,光模块对其专用MCU在芯片尺寸、模拟功能集成以及可靠性方面有着更严格的标准,兆易创新为GD32G553进行了全面的配置,使其可以适应光模块的挑战。

  GD32G553具有灵活的存储空间。其512KB的Flash存储支持双Bank设计,不掉电升级,确保数据的安全性和持久性;128KB的SRAM存储,支持800G以上光模块的SRAM需求(大于64KB),满足高性能光模块的数据处理需求。

  GD32G553集成了丰富的模拟和数字资源,成为其胜任光模块应用的一大优势。它具备四个12位ADC,最高采样速率可达5.3Msps,并支持多达42个通道。通过多组ADC交错采样技术,GD32G553可以实现高达10M的采样速率,完美契合高精度和高速度采样的需求。此外,GD32G553还配备有四个12位DAC,其中四个通道支持对外输出,提供了高度灵活的模拟信号输出能力,适用于多种应用场景。

  为了便于系统集成和调试,GD32G553提供了四个I2C接口,支持1MHz的Fast Mode Plus (Fm+),确保与上位机通信的高效性。

  GD32G553的设计充分考虑了光模块SFP-DD/QSFP-DD等小型化封装的需求,支持WLCSP封装,非常适合用于高密度部署和空间受限的应用场景。这一特性使得GD32G553在保证性能的同时,也极大程度上节约了电路板空间,提升了系统的集成度。

  为了加快用户的开发进程,兆易创新为全新GD32G5系列高性能微控制器提供了免费开发环境GD32 Embedded Builder IDE、调试下载工具GD-LINK与多合一编程工具GD32 All-In-One Programmer。同时,Arm® KEIL、IAR、SEGGER等业界主流嵌入式工具厂商也将为GD32G5全新产品提供包括开发编译和跟踪调试工具在内的全面支持。

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兆易创新GD32G5系列荣膺2025全球电子成就奖“年度微控制器/接口产品”奖,印证高性能MCU硬核实力
  11月25日,在全球电子成就奖颁奖典礼上,兆易创新(GigaDevice)旗下高性能微控制器GD32G5系列MCU凭借出色的性能和市场表现,荣获“年度微控制器/接口产品”奖,这一殊荣充分印证了兆易创新在高端微控制器领域的技术实力和市场优势地位。  全球电子成就奖(World Electronics Achievement Awards)旨在评选并表彰对推动全球电子产业创新做出杰出贡献的企业和管理者。该奖项以影响力和权威性著称,是电子产业创新领域的标杆性评选,凭借专业性和公信力,已成为衡量企业技术实力与商业价值的重要标尺。  此次获奖的GD32G5系列MCU采用Arm® Cortex®-M33内核,主频高达216MHz,配备高级DSP硬件加速器、单精度浮点单元(FPU)等单元,可显著优化复杂计算任务的执行效率。其完善的安全机制、大容量存储资源、丰富的模拟外设和通用接口,为需要强劲算力、高可靠性及专业硬件加速的市场应用提供了理想的解决方案。  凭借强劲的算力和多种安全机制,GD32G5系列MCU为数字电源、人形机器人、充电桩、储能逆变、伺服驱动及光通信等领域提供了专业而灵活的硬件基础,尤其是电机驱动与电源应用等场景,能够为客户带来高效、稳定且安全的使用体验。同时,其丰富的开发工具与全面生态支持,能显著缩短用户研发周期,为产品快速上市保驾护航。  当前,工业正在向数字化、智能化与互联化转型,驱动其持续变革发展。在本次颁奖典礼中,GD32G5系列MCU荣膺“年度微控制器/接口产品”奖,充分彰显了兆易创新的技术实力。展望未来,兆易创新将持续完善GD32产品生态,携手产业链伙伴深化合作,共同赋能工业应用创新升级。
2025-11-26 10:14 reading:282
驱动未来:兆易创新GD32 MCU应对电机控制多场景挑战
  自2013年推出首颗32位MCU以来,兆易创新历经十余年深耕,出货量稳步攀升,截至今年上半年,累计出货量已突破20亿颗。作为国内通用MCU领域的领军企业,兆易创新的脚步从未停歇,始终在更多元的应用探索中不懈前行,致力于在产品质量上迈向新高度。  在2025电子发烧友电机控制先进技术研讨会上,兆易创新MCU市场部陈树敏围绕电机驱动领域的技术突破与应用实践,以《释放电机潜能:GD32 MCU的高性能驱动之道》为题发表主题演讲,系统分享了兆易创新在该领域的创新成果与前沿布局。  面向多元领域的解决方案矩阵  电机作为各类电子电器设备不可或缺的核心部件,其发展空间很大程度上由以 MCU 为核心的电机控制方案所决定。陈树敏表示,兆易创新针对工业、家电、消费电子及新兴市场等不同领域的差异化需求,量身打造了一系列适配性强、性能优异的电机控制解决方案,全面覆盖多场景下的电机驱动与控制需求。  伺服电机在工业领域应用非常广泛。兆易创新的双伺服电机方案,采用ARM® Cortex®-M4内核的高性能GD32F4作为主控芯片,主频高达240MHz,实现双伺服电机、高集成度低成本控制。这个方案可实现基于14位精度磁编码器定位的FOC磁场定向控制,并采用位置环、速度环、电流环三闭环控制,支持双电阻、三电阻电流采样方式。  EtherCAT®伺服从站解决方案是兆易创新在工业领域推出的一款重要方案。该方案以主频高达600MHz ARM® Cortex®-M7与ESC控制器二合一的GD32H75E为主控芯片,同时满足伺服控制性能和BOM成本的优化。其伺服驱动采用标准CiA 402协议,通过TwinCAT®进行实时控制,提供开箱即用解决方案。该方案内置自有强化算法,可在轮廓位置模式(PP)下采用梯形曲线规划。同时,基于芯片内部的HPDF模块,方案能以低成本实现高精度In-line电流的采样。  在家电领域,兆易创新的方案也显示了优异特性。在二合一空调外机方案中,兆易创新以主频GD32F30x系列为主控芯片,专门针对空调外机双电机和PFC单芯片应用。为保证家电设备的可靠性,其还内置 FLASH/SRAM ECC等功能安全特性。同时,方案中也集成了兆易创新自有的空调外机算法,包括压缩机单周期闭环启动,风机零速闭环启动等。在滚筒洗衣机的方案中,兆易创新采用了主频84MHz的Cortex®-M4内核的GD32F330系列作为主控芯片,内置成熟的矢量控制算法,转速、电流双闭环控制系统,支持弱磁控制、id=0控制等多种矢量控制策略,可实现滑膜观测器无传感器控制。  在洗地机领域,兆易创新推出GD32F5与GD32VW553双芯片一体方案:GD32F5依托丰富片上资源,承担多类电机控制(含无刷电机、有刷电机、舵机、测速轮)与LCD串口屏驱动任务;GD32VW553则专注无线通信控制,不仅支持微信小程序蓝牙配网,还可通过阿里云“云智能”以SoftAP模式完成设备配网,同时能实现电机启停操作演示。  扫地机方案则围绕主机与基站构建完整硬件体系,通过多模块协同满足复杂清扫需求。主机核心板选用GD32F30x/F503作为MCU,搭配DDR3L/DDR4内存、GD5F系列NAND Flash与GD25Q系列NOR Flash,充分满足核心运算与数据存储需求;驱动板与电源板搭配 GD30AP系列运放、GD30LD系列LDO等产品,确保整机稳定运行。惯导模块搭载 GD32E23x系列MCU,激光或ToF模块适配GD32F310、GD32W515、GD32C231等系列芯片;基站以GD32F303/F503为核心,带屏基站配套对应NAND Flash,带水泵基站采用 GD30DR300x系列单通道全桥驱动,同时集成GD32VW553系列Wi-Fi模块实现无线互联。  此外,工具领域中,锂电电钻方案采用Cortex®-M4内核的GD32F310系列作为主控,以精简的外围器件实现优异控制性能,目前已在头部园林工具客户中实现批量生产。  面对民用低空飞行和人形机器人这两大今年行业热点,兆易创新也带来了相应解决方案。在民用飞行器的飞控模块上,采用ARM® Cortex®-M4内核的高性能 GD32F4作为主控芯片,主频高达240MHz,支持Betaflight开源平台,电调模块则采用高性价比的 GD32C2x1/GD32E23x系列(Cortex®-M23 内核),兼容 AM32开源软件及兆易创新自研电调控制固件。  针对人形机器人,兆易创新提供全场景解决方案,在灵巧手部分,可通过 GD32E513/GD32G553实现单MCU多电机控制,或采用集成EtherCAT®的GD32H75E方案完成手部姿态算法、动作协调与通讯互联;雷达控制部分由GD32F303系列辅助FPGA实现感知功能,GD32F470系列为雷达算法提供算力支持;手臂/腿部关节部位则可通过 GD32E513/GD32G553/GD32H7及 GDSCN832构建高性能、小体积、多电机的控制方案。  以技术深耕构建全维度竞争力  除了丰富多元的解决方案,兆易创新在算法与开发支持层面同样表现突出。其核心算法已覆盖BLDC与正弦波两大控制领域,所有MCU型号均支持有传感器与无传感器两种定位方式,同时集成无感启动算法及多种保护算法,为电机控制的稳定性与安全性提供坚实保障。在开发套件方面,兆易创新提供了多种入门级电机评估套件,包括针对工业级、消费级、汽车级的FOC套件及常规BLDC套件,用户可通过官网渠道申请获取。更重要的是,其构建了完整的GD32开发生态体系,从产品开发套件、解决方案到IDE&编译器及开发量产工具,全面覆盖市面上各类主流应用场景,为开发者提供全流程支持。  目前,兆易创新已构建起完善的量产产品矩阵,覆盖从入门级M23内核、主流级M4内核到更高性能的M7内核产品。公司还在各细分领域深耕细作,持续投入资源打磨技术与产品。除电机控制方案外,兆易创新还提供数字电源、IoT 等领域的解决方案,并与合作伙伴携手,共同拓展更细分的控制应用场景,为产业发展提供更全面的支持。
2025-11-21 16:44 reading:347
兆易创新GD32H75E 斩获第二届焉知具身智能机器人年会卓越产品奖
兆易创新推出GD25NX系列xSPI NOR Flash,高性能双电压设计,面向1.2V SoC快速响应需求
  兆易创新(GigaDevice)推出新一代双电压高性能xSPI NOR Flash——GD25NX系列。该系列采用1.8V核心电压与1.2V I/O电压设计,可直接连接1.2V SoC,无需外部电平转换器,显著降低系统功耗并优化BOM成本。作为继GD25NF与GD25NE系列之后的第三代双电压供电产品,GD25NX系列延续了兆易创新在双电压供电领域的技术积累。该产品系列兼具高速数据传输能力与高可靠性,广泛适用于可穿戴设备、数据中心、边缘AI及汽车电子等对稳定性、响应速度、能效比要求严苛的应用场景。  GD25NX系列SPI NOR Flash支持八通道SPI模式,最高时钟频率为STR 200 MHz,DTR 200 MHz,实现高达400MB/s数据吞吐量。该系列的写入时间典型值为0.12ms,扇区擦除时间为27ms,其与常规1.8V八通道Flash相比,写入速度提升30%,擦除速度提升10%。为保障数据可靠性,GD25NX系列集成ECC算法与CRC校验功能,有效增强数据完整性并延长产品使用寿命。同时,该系列支持DQS功能,为高速系统设计提供完整信号保障,满足数据中心和汽车电子等高稳定性应用需求。  依托创新的1.2V I/O接口架构,GD25NX系列在实现卓越性能的同时,也具备出色的低功耗表现。其读取电流在八通道STR 200MHz模式下低至16mA,在八通道DTR 200MHz模式下低至24mA;与常规的1.8V八通道SPI NOR Flash产品相比,GD25NX系列的1.2V I/O接口设计可将读功耗降低50%,在确保高速运行的同时显著提升系统能效,为功耗敏感型应用提供更具竞争力的解决方案。  “GD25NX系列的诞生开创了低电压与高性能兼具的SPI NOR Flash新格局”兆易创新副总裁、存储事业部总经理苏如伟表示,“其设计紧贴主流SoC对低电压接口的需求,为客户带来了更高的集成度与更低的BOM成本。未来,兆易创新将持续拓展双电压供电产品线,覆盖更丰富的容量与封装规格,助力客户打造更加高效、可靠的低功耗存储解决方案。”  兆易创新GD25NX系列提供64Mb和128Mb两种容量选择,灵活满足不同应用对存储空间的差异化需求。该系列支持TFBGA24 8x6mm (5x5 ball array)以及WLCSP (4x6 ball array)封装形式。目前,128Mb的GD25NX128J产品已开放样片供客户评估,64Mb容量的GD25NX64J样片也在同步准备中。如需获取详细技术资料或报价信息,欢迎联系AMEYA360客服。
2025-11-18 10:35 reading:313
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