探秘TI在机器人和汽车应用的独到优势，专访德州仪器中国华南区总经理王运健

在近日召开的第六届上海进博会上，TI作为全球领先的芯片供应商再次参展。汽车和机器人是TI近年来的两大战略布局方向，也是此次参展的核心主题。来自汽车和机器人领域的两位本土合作伙伴：中车电驱和高创运动，也在展台与TI举行了联合新品发布。在新品发布之后，我们也有幸采访到了德州仪器中国华南区总经理王运健，针对TI在汽车和机器人领域的布局进行了深入探讨。

汽车电子电气架构升级，一场成本、性能和安全之间的综合博弈

当前汽车电子电气架构正在发生变化，虽然各家的域控架构设计各不相同、尚未走向收敛，但有两个统一的趋势：一是对于汽车电子芯片的需求量越来越大；二是对于边缘计算的能力要求越来越高。王运健表示，无论客户是采用整合式、分区式还是分域式的架构设计，对于电子需求是越来越高的。如果客户要做分布式的系统，那么系统之间的通信成本就会越来越高，此外还包括不同域控制器的计算能力提升，以及每个域控制器上所需要的供电、所需要的信号采集等等，这些都是汽车芯片供应商的市场机会所在。

对于TI而言，其在汽车电子领域的优势在于宽广的车规产品布局：在域控方面，TI有TDA4和Sitara™系列高性能处理器；在电机控制器方面，TI有TI C2000™和Sitara™系列可以选择；在供电需求方面，TI有DC/DC等丰富的模拟产品型号；在通信方面，TI有高速SerDes芯片、车载CAN通信等底层硬件接口。

另一个关于汽车芯片的重点在于要符合车规认证。而据王运健介绍，TI的车规产品是从芯片设计阶段就根据车的要求来做的，从设计之初就考虑到更多的安全性和可靠性，包括产品的互相备份、产品的功能安全设计、FMEDA这些的安全文档等；并且最终测试时也会安好车的流程来做测试。但对于客户而言，选择一款车规芯片并不意味着整个系统设计就能够通过车规认证，因此TI在本身自己提供的汽车芯片符合ISO2626的车规认证的同时，更多地还会参与到客户的系统设计的讨论中，帮助客户从系统层面实现车规功能安全的系统设计。

此外，针对汽车类客户的设计成本优化，王运健认为要从系统层面的创新来帮助客户实现成本降低。“我们和车厂的深度合作，更多的是要定义未来的产品方向。”王运健分享到，“例如将多路的电源集成在一起，就可以减少成本和空间；选择合适的处理器性能，也会影响成本；另外，通信的方式是用CANFD还是用LIN带接口、带供电的？这些都是对未来系统成本有较大影响的因素。”

左一：德州仪器中国华南区总经理王运健

【中车电驱发布全新电池控制器平台，TMS320F280039助力成本性能双效提升】

此次中车电驱在TI展台联合发布的新品是“全新电机控制器主控平台”，该控制器采用了TI的TMS320F280039作为主控芯片，专为A0级和A级车打造，覆盖的动力范围包括40kW-170kW。据湖南中车时代电驱科技有限公司研发部长李靖介绍，这款全新的电机控制器具备三大优势，第一，布板紧凑，用很小的板面积来覆盖电驱所需要的功能；第二，主控芯片符合ASIL-B标准，为客户系统实现ASIL-B提供了很好的基础；第三，性价比较高。

TMS320F280039是如何帮助中车电驱的控制器在更低成本的同时又实现了全部功能的覆盖？旋变软解码是一个重要功能。电机控制中有一个很重要功能是电机位置判断，传统方案都是采用专门硬件进行电机位置识别。而TMS320F280039中专门内置了一个名为CLA的协处理器，该处理器针对三角函数进行了大量的优化，专门用于电机位置的软件解码，从而有效加速了控制器的电机位置识别，同时帮助客户减少了一个电机位置识别硬件的成本。

据了解，德州仪器与中车株洲电力机车研究所及其下子公司中车时代电气合作已逾15年，合作的领域涉及轨道交通、新能源装备、汽车与工业三大产业集群。此次中车电驱电机控制器主控平台采用了德州仪器 TMS320F280039-Q1微控制器产品。作为TI C2000™产品系列的一员，TI TMS320F280039-Q1产品集成了可靠稳定的旋变软解码方案，可提升系统稳定性和可靠性，大幅节约成本，能够为客户提供具有市场竞争力的电驱方案。此外，该产品凭借TI C2000™高性能电机控制算法，拥有丰富的外设资源以及良好的生态系统，已经广泛地应用于各种市场中的解决方案中。

王运健表示：“TI C2000™产品性能是经过验证的，这绝非我们自夸，而是来自客户的真实体验，我们看到很多客户自然而然地选择了C2000™的产品。”目前C2000™0已经发展到了第三代产品，而TI也在积极进行第四代产品的研发，甚至已经规划到了第五代。随着C2000™系列的不断出货和升级，该系列产品的成本竞争力会越来越强；而且随着大量出货积累来的对客户需求的深入理解，TI也会在后续产品型号中集成更多符合客户需求的模拟功能，从而使其更加贴合客户的未来实际应用需求。

应对机器人四大挑战，Sitara™+C2000™一步搞定

除了汽车外，机器人也是一个非常有潜力的应用方向。虽然机器人市场增长不如汽车那么明显，但是随着制造业的升级以及机器人在消费、生活和服务各行业逐步普及，整个机器人领域的增长空间是巨大的。但当机器人和我们走的越来越近，协作机器人也就有着更高的技术要求。

据王运健分享，机器人领域主要有四大挑战：第一是更精确和精准的动作；第二是更智能；第三是更安全；第四是更绿色。在更精确动作方面，TI的C2000™采用高精度的PWM波控制，能够让执行单元非常细微，从而做到高精度的控制。在智能方面需要的是更高的算力，TI的TDA4可以达到最高32TOPS的高算力，满足更多AI感知和云端需求。更安全指的是能够感知到人体的存在，不会造成意外伤害。TI的毫米波雷达和其他传感器芯片能够帮助机器人更精准感知到外界环境。而在绿色方面，TI提供了SiC、GaN等高能效的驱动方案，可以帮助客户实现更高开关频率和转化效率，从而降低整机功耗。

“如今随着嵌入式模拟智能技术的快速变化，未来的机器人技术可能比以往任何时候都更加自主，丰富我们与世界的互动方式。”王运健分享到，“利用德州仪器的精确电机控制、边缘处理计算技术、智能传感和先进的实时通信创新技术，可以为客户带来更高的效率、更低的成本和更好的体验。”

【高创运动控制发布新型多轴驱动平台，Sitara™ MCU助力实现多轴同步零延时】

在回到此次进博会上机器人相关的重磅产品发布上，高创运动控制的新型多轴驱动平台引人瞩目。针对机器人领域对电控柜体积和多轴同步控制要求逐渐提高的痛点难点，德州仪器的Sitara™ MCU 以及 C2000™ 系列DSP芯片，为高创运动控制的工业机器人提供了高性能、高可靠性和多协议支持的解决方案，使其具有可应用于工业4.0机器人应用的成本效益。

据高创运动控制公司总经理孙军凯介绍，过往在机器人里留有的安装空间比较狭小，同时算力有比较高的要求。此次高创运动控制的新型多轴驱动平台依托德州仪器的Sitara™ 4核芯片技术，把轴的控制、逻辑的控制、运动的规划、以及Web通讯都集成在一个芯片里面，在一个非常小的空间里实现了几乎是零延迟的轴到轴控制效果，把国内的工业机器人运动控制性能达到了数倍甚至几十倍的提升。

王运健表示，高创运动控制的新型多轴驱动平台所采用的Sitara™处理器芯片具有丰富外设，功能安全和信息安全功能，支持常见协议，包括以太网/IP、EtherCAT、Profinet、IO-Link Master和千兆位以太网，从而实现电机驱动所需的连接性、性能、M4F 安全岛和高级功能。此外该平台还采用了C2000™系列DSP芯片。作为行业领先的实时控制芯片，德州仪器在这一技术上有超25年的经验沉淀，全球出货量逾10亿颗，以其稳定的品质广泛应用于机器人，马达驱动，汽车，光伏储能等各种高实时性要求系统。基于此，德州仪器为客户的马达驱动应用提供了更高响应速度。

通过TI Sitara™ MCU+DSP 架构，能够帮助伺服驱动系统实现 2 至 8 轴的灵活轴数配置，提供高可靠性的实时控制。“我们一直在研究多轴同步的问题。多轴同步的优势在于使用集成的芯片，可以减少不同芯片之间的传输和响应时间。TI采用了同一种处理器，但它包含了多个核心，这些核心之间通过内部的高速通信总线进行数据交换，这样可以大幅提升系统的响应速度。这是我们的一个重要卖点，就是利用多核处理器来实现多轴控制，降低了处理器之间的通信成本。”王运健总结到。

结语

当下各个应用市场均处于底部波动周期中，但TI更关注的是长期价值。而且凭借着产品线的广度，TI并不容易受到单一市场的周期影响，而是能够更容易熨平周期变化。王运健强调，TI拥有领先的设计能力、以及很稳定宽广的产品结构；而与此同此，客户需求才是TI持续关注的重点，通过对于客户需求深入了解，TI能够捕捉到其中的共性和差异化。通过客户未来需求来提前定义更有竞争力的产品。