中科本原高性能DSP芯片FDM-RV0025介绍

中科本原近期将推出基于新一代RISC-V架构内核SummerCoreTM的FDM-RV0025型DSP，该芯片面向工业控制、伺服电机、逆变器和变流器等应用领域进行优化设计，相比国外对标产品，其在主频、存储容量、算法性能、信号链处理速度和接口传输速率等方面均显著提升。

RISC-V架构的SummerCoreTM介绍

图1 RISC-V架构的SummerCore结构框图

SummerCoreTM为本原完全自主研发的第二代RISC-V架构DSP内核，其在150条RISC-V标准指令基础上，面向工控、新能源和人形机器人等领域算法，扩展242条定制指令，增加三角函数计算部件、快速整数除法部件等硬件模块对上述指令进行高效支持，大幅度提高SummerCoreTM在数字信号处理领域的计算性能。

FDM-RV0025典型指标

产品	FDM-RV0025	国外对标产品
主频	150MHz	100MHz
峰值算力	600MIPS	100MIPS
峰值浮点算力	150MIPS	100MIPS
片上存储器	256KB(64KW)闪存 48KB(12KW)RAM	128KB(64KW)闪存 24KB(12KW)RAM
CAN	1个	1个
CAN-FD	1个	不支持
ADC	2个3.45MSPS、12位	2个3.45MSPS、12位
PWM	14个ePWM （8个HRPWM）	14个ePWM （8个HRPWM）
eCAP	3个eCAP（1个HRCAP）	3个eCAP（1个HRCAP）
eQEP	2个支持CW/CCW运行模式	2个支持CW/CCW运行模式
CMPSS	4个带12位DAC	4个带12位DAC
CLB	1个	1个
LIN	2个	2个
DMA	6通道	6通道

表1：典型指标参数对比

FDM-RV0025典型算法性能

FOC（Field-Oriented Control，磁场定向控制）是一种高性能的电机控制技术，通过将三相电机的定子电流分解为励磁分量和转矩分量，实现对电机磁通和转矩的独立、精确控制。其应用场景广泛，涵盖工业、交通等多个领域，尤其适用于对电机动态响应、调速范围和控制精度等有高要求的场景。

图2：FOC电流环实现框图

FOC算法的电流环计算（如上图）对计算性能要求很高，其计算性能直接决定了系统的实时处理能力。RV0025 DSP芯片主频150MHz，执行电流环计算需要179个周期，执行时间约为1.2us，执行时间相比国际对标产品缩短约一倍（国外对标产品工作频率100MHz，电流环执行时间约为2.39us）。

函数	RV周期数
CLARKE	13
PARK	20
PI_Q	30
PI_D	30
IPARK	24
SVGENDQ	35
PWM	27
总和	179

表2:FOC电流环性能数据

FDM-RV0025信号链性能

信号链（Signal Chain）是指电子系统中用于感知、转换、处理、传输和输出信号的一系列组件或模块的组合，包括中断处理、ADC采样转换、DSP内核计算和PWM控制等过程，广泛应用于有信号采集、处理与传输等需求的各类电子系统中，涵盖工业、电子、通信等领域，是反应DSP实时处理能力的重要指标。

图3：信号链数据流框图

RV0025 DSP芯片集成高性能模拟模块，并与DSP内核和 PWM 单元紧密耦合，具有信号处理、传输和响应的低延迟性，以此提供了更好的信号链性能。RV0025 DSP芯片执行信号链处理需要523个周期，150MHz主频下所需时间约为3.5us，相比国际对标产品执行时间缩短1倍以上（工作频率100MHz，执行时间为7.8us）。

测试项	RV周期数
中断延迟	8
ADC sample	4
Clarke变换	13
Clarke逆变换	14
PID控制器变换	99
Park变换	20
Park逆变换	24
SVGen Transfor	54
Speed Estimation	51
Flux Estimation	105
ACI	121
PWM	10
总计	523

表3: 信号链性能数据

从上述数据比较可见，FDM-RV0025是基于RISC-V架构完全自主创新的高性能DSP芯片，相比国外对标产品，其在工作频率、算法性能等方面均显著提升，可以更好满足工业控制、新能源和人形机器人等领域对高性能实时处理类型处理器的需求。