嵌入式系统正变得越来越复杂，对高效能、高精度和安全性的需求也日益增加。为应对这些挑战，Microchip Technology 不久前也推出全新dsPIC33A系列数位讯号控制器（DSC），以满足嵌入式系统日益增长的复杂性和高效能要求。

嵌入式系统的世界正经历着前所未有的变革。随着技术的飞速发展，从工业自动化到消费电子产品，嵌入式系统正变得越来越复杂，对高效能、高精度和安全性的需求也日益增加。为应对这些挑战，Microchip Technology 不久前也推出全新dsPIC33A系列数位讯号控制器（DSC），以满足嵌入式系统日益增长的复杂性和高效能要求。

嵌入式系统面临的挑战与机遇

Microchip MCU16/DSC事业部门产品行销经理 Pramit Nandy表示，近年来，嵌入式系统领域发生了巨大的变化。首先，能源效率成为关键考量，无论是工业设备还是消费电子产品，都追求更低的功耗和更长的电池寿命。这对嵌入式系统的设计提出了更高的要求，需要在保证效能的同时最大限度地降低能耗。

再者，控制器多功能性成为趋势。现代嵌入式系统通常需要执行多种任务，例如感测、控制、通讯和数据处理。这就要求控制器具备强大的处理能力和灵活性，能够同时处理多种任务，并在不同任务之间快速切换。

第三，安全性和保护性日益重要。随着嵌入式系统在关键领域的应用越来越广泛，例如医疗设备、汽车电子和工业控制系统，对安全性和保护性的要求也越来越高。嵌入式系统需要具备抵御网路攻击、防止数据泄露和确保系统稳定运行的能力。

最後，软体复杂性不断增加。现代嵌入式系统通常运行复杂的软体，包括作业系统、驱动程式和应用程式。这对控制器的处理能力和记忆体容量提出了更高的要求，同时也需要更强大的开发工具和软体生态系统来支援软体开发和调试。

图一 : dsPIC33A系列应用示意。（source：Microchip）

dsPIC33A系列：应对挑战的利器

Pramit Nandy指出，为应对这些挑战，Microchip推出了dsPIC33A系列DSC。该系列产品在处理能力、精度、周边效能和安全性等方面皆有显着提升，为马达控制、数位电源和感测器系统等应用带来更强大的解决方案。

高效能处理能力

dsPIC33A系列采用200 MHz工作频率的32位元架构，结合符合IEEE 754-2019的双精度浮点单元（DP-FPU），实现精确计算、加快循环处理，并无缝整合第三方工具。此外，透过两个72位元累加器、32位元工作暂存器和额外的环境切换暂存器，该系列增强了DSP和CPU效能，缩短延迟并提高即时应用效能。这意味着dsPIC33A系列能够处理更复杂的算法、执行更多的任务，并在更短的时间内响应外部事件。

其主要的升级特点归纳如下:

高精度控制

dsPIC33A系列的DP-FPU能够进行高精度的浮点运算，这对於需要精确控制的应用至关重要，例如马达控制、数位电源和感测器系统。高精度控制能够提高系统的稳定性、可靠性和效率，同时减少能源消耗和噪音。

丰富的周边效能

dsPIC33A系列整合了丰富的周边，包括高解析度PWM、高速ADC、多个UART和SPI介面等。这些周边能够满足各种嵌入式系统的需求，例如马达控制、数位电源、感测器介面和通讯。此外，dsPIC33A系列还支援CAN-FD和乙太网等通讯协定，方便与其他设备进行通讯和数据交换。

增强的安全性

dsPIC33A系列采用了多种安全措施，包括硬体加密引擎、安全启动和安全除错等。这些措施能够保护嵌入式系统免受网路攻击、防止数据泄露和确保系统的完整性。此外，Microchip还计划提供功能安全和安全性支援，协助工程师开发符合安全标准的嵌入式系统。

图二 : dsPIC33A系列效能特点。(source:Microchip)

强化马达控制性能 扩展应用领域

而针对主要的马达控制应用领域，Pramit Nandy表示，dsPIC33A系列数位讯号控制器（DSC）兼具高效能数位讯号处理能力和丰富的微控制器功能，因此广泛适用於各类马达控制应用。主要优势包括：具有32位元架构和DSP引擎的高效能处理能力，可用於磁场定向控制（FOC）等复杂算法；以及透过双精确度浮点单元（DP-FPU）增强了精确度和控制??路效能。

尤其是要实现精确的马达控制，高解析度PWM模组、高速ADC和正交编码器介面（QEI）等整合周边必不可少。即时控制功能可确保精确的马达速度、转矩和位置管理，这对於机器人、工业自动化和电动汽车应用至关重要。

他强调，该系列在记忆体、处理能力和周边方面提供了很高的可扩展性，让设计人员能够根据自身的特定需求定制解决方案。Microchip丰富的软体库和开发工具有助於缩短开发时间和产品上市时间，同时在同一硬体平台上实现各种控制算法的能力可提供设计的灵活性。此外，与使用单独的微控制器和DSP相比，将多种功能整合到单个晶片中进一步提高了dsPIC33A系列的性价比。

为人工智慧伺服器和汽车充电器应用做出贡献

至於目前备受注目的AI伺服器和汽车充电器等先进应用，Pramit Nandy表示，对於一些电源应用，工作频率最高?100 MHz的DSC元件（如dsPIC33CK（单核）和dsPIC33CH（双核））即可满足当前的需求。不过，AI伺服器和汽车充电器等先进应用需要更高效、更精确的电源管理，这推动了对更高效能DSC的需求。

他解释，dsPIC33A DSC具有更高的时钟速度，透过提供增强的效能和更高的效率来满足这些需求，这对於复杂的算法和快速的响应时间至关重要。它支援各种先进控制算法以及改进的监控和诊断，并透过加密措施提高了安全性。因此，dsPIC33A DSC可极大地推进数位电源转换，满足AI和汽车领域不断变化的需求。

Pramit Nandy进一步解释，许多电源应用（如资料中心的电源应用）可以透过工作频率最高?100 MHz的DSC来满足当前的需求。对於不需要增强效能的客户，Microchip包括dsPIC33CK（单核）和dsPIC33CH（双核）在内的第四代DSC系列将继续满足这样的需求。

其主要的升级特点如下:

效能和效率：dsPIC33A等更高频率的DSC每秒可以处理更多指令，进而实现更复杂的算法和更快的响应时间。对於AI伺服器等需要精确控制和快速调整的应用而言，这一点至关重要，因?这类应用需要高效管理波动的电源需求并运行功率因数校正、谐振转换器和同步整流的复杂算法，这些算法是提高资料中心效率的关键。

先进控制算法：凭藉更高的处理能力，DSC可以实现更复杂的控制算法，例如预测控制和自适应滤波。这些算法可以提高电源转换的效率和稳定性，进而在动态环境下获得更出色的效能。

改进的监控和诊断：增强的处理能力可以实现更好的监控和诊断功能，对於确保AI伺服器和汽车充电器等关键应用的可靠性和效率，这些功能必不可少。

提高安全性：现在，保护资料中心和汽车电源免遭欺骗和篡改比以往任何时候都更加重要。透过使用非对称密钥对和hash等加密算法实现韧体认证和元件身份验证，可以帮助实现安全目标。不过，这些需求将继续推动对於控制这些电源的DSC和MCU的记忆体和效能需求。

图三 : dsPIC33A系列的支援生态系。(source:Microchip)

结语

展??未来，Pramit Nandy表示，随着工业自动化、数位电源转换、感测器介面和汽车应用对MCU效能的需求日益增长。在过去的几十年??，Microchip不断改进dsPIC33 DSC系列来满足这些需求。

从第一代配备30 MHz CPU的dsPIC30F到第四代配备100 MHz CPU的dsPIC33C，Microchip的产品不断发展进步。添加了?多功能安全特性，并将快闪记忆体容量扩展到1 MB，即使在最小的4x4封装元件中也是如此。

第五代dsPIC33A DSC采用工作频率?200 MHz的32位元CPU、双精确度浮点单元以及增强的类比周边和安全功能，提供更大的储存容量选项、针对具体应用的先进周边以及增强的安全性和功能安全特性，以满足不断变化的需求。