HPMicro HPM5100 : ไมโครคอนโทรลเลอร์ RISC-V ความเร็ว 400 MHz สำหรับการตรวจวัดสัญญาณแอนะล็อกและการควบคุมมอเตอร์

HPMicro เปิดตัวไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล HPM5100ซึ่งเป็น MCU แบบผสมสัญญาณ (Mixed-Signal) สถาปัตยกรรม RISC-V ขนาด 32 บิต โดยเริ่มต้นด้วยชิปรุ่น HPM5151 ชิปรุ่นนี้มาพร้อมโปรเซสเซอร์ RISC-V ความเร็ว 400 MHz, SRAM ขนาด 416 KB, Flash ขนาด 1 MB, ADC ความละเอียด 16 บิต จำนวน 4 ช่อง, วงจรขยายสัญญาณปฏิบัติการ (Operational Amplifier หรือ Op-Amp) จำนวน 4 ตัว และวงจรเปรียบเทียบสัญญาณแอนะล็อก (Analog Comparator) จำนวน 4 ตัว

นอกจากนี้ ยังมีอินเทอร์เฟซ USB 2.0 OTG ความเร็วสูงพร้อมวงจร PHY ในตัว, CAN FD, อินเทอร์เฟซ UART/SPI/I2C หลายชุด และช่องสัญญาณ PWM จำนวน 32 ช่องสำหรับควบคุมมอเตอร์ ชิปรองรับการคำนวณเลขทศนิยมด้วยฮาร์ดแวร์และชุดคำสั่ง DSP โดยอุปกรณ์แอนะล็อกที่รวมมาในตัวช่วยลดความจำเป็นในการใช้ ADC ภายนอกและวงจรปรับสภาพสัญญาณเพิ่มเติม

สเปคของ HPMicro HPM5100 มีดังนี้

• แกนประมวลผล MCU – โปรเซสเซอร์ RISC-V 32 บิตแบบ single-core ความเร็ว 400 MHz (สูงสุด 480 MHz ในโหมดประสิทธิภาพสูงเมื่อใช้ไฟเลี้ยงภายนอก)
  • รองรับ Hardware FPU, SIMD และคำสั่ง DSP
  • แคชคำสั่ง L1 ขนาด 16 KB และแคชข้อมูล L1 ขนาด 16 KB
  • ประสิทธิภาพสูงสุด 3.57 CoreMark/MHz
• หน่วยความจำ
  • SRAM 416 KB
  • Instruction Local Memory (ILM) 256 KB
  • Data Local Memory (DLM (DLM) 128 KB
  • AHB SRAM 32 KB
• หน่วยจัดเก็บข้อมูล
  • SiP Flash 1 MB
  • Boot ROM 128 KB และหน่วยความจำ OTP 4 Kbit
  • อินเทอร์เฟซ XPI รองรับหน่วยความจำภายนอก เช่น Serial NOR/NAND Flash, HyperFlash, HyperRAM และ PSRAM
• อุปกรณ์แอนะล็อก (Analog Peripherals)
  • 4x ADC SAR ความละเอียด 16 บิต รองรับอัตราการแปลงสูงสุด 2 MSPS หรือปรับเป็นความละเอียด 12 บิตเพื่อรองรับอัตราสูงสุด 4 MSPS และรองรับอินพุตแบบ Differential
  • 4x Op-Amp สามารถกำหนดค่าให้ทำงานเป็น Programmable Gain Amplifier (PGA) ได้
  • 4x Analog Comparator พร้อมวงจรสร้างแรงดันอ้างอิงจาก DAC ความละเอียด 12 บิตภายในชิป
• USB – 1x อินเทอร์เฟซ USB 2.0 OTG ความเร็วสูง พร้อม PHY ในตัว
• CAN Bus – 1x คอนโทรลเลอร์ CAN รองรับ CAN FD ความเร็วสูงสุด 8 Mbps
• อินเทอร์เฟซอื่น ๆ
  • 5x UART, 4x SPI, 3x I2C
  • 2x อินเทอร์เฟซ I2S  (ไม่มีในรุ่น QFN32)
  • สูงสุด 79x GPIO
• ความปลอดภัย – Secure boot, การป้องกัน JTAG, unique ID 128 บิต และการรันโค้ดแบบเข้ารหัส AES-128 CTR จากแฟลช NOR ภายนอก
• อื่น ๆ
  • 4x โมดูล PWM แต่ละชุดมี 8 ช่อง รวมทั้งหมด 32 ช่อง
  • 3x โมดูล General-Purpose Timer โดยแต่ละชุดมีตัวนับขนาด 32 บิต จำนวน 4 ตัว
  • 3x Watchdog Timer
  • อุปกรณ์กำหนดเส้นทางและซิงโครไนซ์สัญญาณ Trigger
  • 2x คอนโทรลเลอร์ DMA แต่ละชุดรองรับ 32 ช่อง
• ระบบไฟเลี้ยง
  • แรงดันไฟเลี้ยงหลัก 3.0V ถึง 3.6V
  • เลือกแรงดันไฟเลี้ยงของ I/O Bank ได้ระหว่าง 1.8V และ 3.3V
  • มีวงจรควบคุมแรงดัน LDO ในตัว พร้อมโหมดประหยัดพลังงาน Wait, Stop และ Shutdown
• แพ็กเกจ
  • HPM5151IPEX – LQFP100 ขนาด 14 × 14 มม.
  • HPM5151IN8X – QFN68 ขนาด 8 × 8 มม.
  • HPM5151IN6X – QFN48 ขนาด 6 × 6 มม.
  • HPM5151IN5X – QFN32 ขนาด 5 × 5 มม.
• ช่วงอุณหภูมิ – อุณหภูมิแวดล้อม −40°C ถึง +105°C โดยมีอุณหภูมิจุดต่อสูงสุด +125°C ภายใต้เงื่อนไขการทำงานที่กำหนด

แม้ HPMicro จะระบุความเร็วการทำงานมาตรฐานของ HPM5100 ไว้ที่ 400 MHz แต่ชิปสามารถทำงานได้สูงสุด 480 MHz ในโหมดประสิทธิภาพสูง หรือที่บริษัทเรียกว่าโหมด “Extreme” การใช้งานที่ความเร็ว 480 MHz จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก และต้องควบคุมอุณหภูมิแวดล้อมไม่ให้สูงกว่า 70°C นอกจากนี้ บริษัทไม่แนะนำให้ใช้งานที่ความเร็วสูงสุดนี้อย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง สำหรับการใช้งานระยะยาว HPMicro แนะนำให้ใช้ความเร็ว 400 MHz หรือต่ำกว่า เพื่อช่วยยืดอายุการใช้งานของชิป

ด้านซอฟต์แวร์ HPM5100 รองรับการพัฒนาด้วย HPM SDK แบบโอเพนซอร์ส ของ HPMicro ซึ่งประกอบด้วยไดรเวอร์ระดับล่าง (Low-Level Drivers), Middleware และซอฟต์แวร์ต่าง ๆ เช่น FreeRTOS และ TinyUSB การรองรับ HPM5100 และบอร์ด HPM5100EVK เพิ่มเข้ามาใน SDK เวอร์ชัน 1.13.0 ซึ่งเปิดตัวในเดือนกันยายน 2026 นักพัฒนาสามารถใช้ Segger Embedded Studio for RISC-V ในการพัฒนาโปรแกรมได้ ขณะที่ HPMicro ยังมีเอกสารประกอบการพัฒนาและตัวอย่างแอปพลิเคชันผ่านคลัง SDK และเอกสารออนไลน์

บริษัทยังได้เปิดตัว HPM5100EVK evaluation board ซึ่งประกอบด้วย MCU HPM5151, หน่วยความจำ QSPI NOR Flash ภายนอก, ชิปเสียง ES8389 Audio Codec, CAN Transceiver และดีบักเกอร์ HPM5301 ในตัวที่รองรับ JTAG และการสื่อสารแบบ Serial, พอร์ต USB Type-C จำนวน 2 พอร์ต สำหรับการดีบักและการใช้งาน USB OTG, คอนเนกเตอร์สำหรับควบคุมมอเตอร์, คอนเนกเตอร์เฉพาะสำหรับ ADC และ OPAMP และเฮดเดอร์ขยายแบบ 40 พินที่เข้ากันได้กับ Raspberry Pi สำหรับระบบไฟเลี้ยง บอร์ดมีจัมเปอร์สำหรับเลือกใช้แหล่งจ่ายไฟจากวงจร LDO ภายใน หรือจากวงจร DC-DC ภายนอก สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับบอร์ดพัฒนาได้จากเอกสารประกอบ

ก่อนหน้านี้เราได้มีการนำเสนอ HPMicro HPM64G0 ไมโครคอนโทรลเลอร์ RISC-V ความเร็ว 1 GHz พร้อมเอนจินกราฟิก 2D และ Gigabit Ethernet แบบคู่ รวมถึง HPM6800 ที่มาพร้อม CPU RISC-V ความเร็ว 600 MHz และ GPU Vivante 2.5D แบบเลือกได้สำหรับงาน HMI และจอแสดงผล เมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้า HPM5100 เน้นการประมวลผลสัญญาณแอนะล็อก การตรวจวัด และการควบคุมมอเตอร์ โดยมี ADC ความละเอียด 16 บิต จำนวน 4 ช่อง รองรับความเร็วสูงสุด 2 MSPS มีขาอินพุตแอนะล็อกได้สูงสุด 48 ขา และมีคอนโทรลเลอร์ PWM จำนวน 4 ชุด ชุดละ 8 ช่อง

HPMicro ระบุว่า HPM5100 เข้าสู่การผลิตจำนวนมากแล้ว โดยรุ่น HPM5151IN61 (QFN48), HPM5151IN81 (QFN68) และ HPM5151IPE1 (LQFP100) มีจำหน่ายที่ Huaqiu Mall ในราคา 15.60 หยวน(~80฿), 16.90 หยวน(~85฿) และ 19.50 หยวน (~100฿) ตามลำดับ ส่วนบอร์ด HPM5100EVKREVB evaluation board ก็มีจำหน่ายในราคา 258 หยวน (~1,300฿)  ราคาเหล่านี้รวมภาษีภายในประเทศจีนแล้วแต่ยังไม่รวมค่าจัดส่ง สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์

แปลจากบทความ : HPMicro HPM5100 RISC-V MCU integrates four 16-bit ADCs, four op-amps for analog sensing and motor control

Suthinee Kerdkaew

บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT