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重要提示：每個 HPM_APPS 應用示例均需特定版本的 HPM_SDK 支持，請務必查閱對應示例目錄中的 README 文件確認所需 SDK 版本。

1. 離線即控：基于HPM5E00 RISC-V的嵌入式Web控制方案

概述

HPM5E00EVK Web 控制系統(tǒng)是一款基于HPMicro HPM5E00 RISC-V 微控制器的嵌入式Web服務器解決方案。該方案創(chuàng)新地利用USB RNDIS虛擬網卡技術，使得開發(fā)板僅通過一根USB線連接電腦，即可在瀏覽器中訪問并實時控制外設，無需依賴任何外部網絡或Wi?Fi模塊，極大降低了調試與交互的門檻。

核心特性

USB RNDIS 虛擬網卡—— 即插即用，將USB轉換為虛擬以太網接口，無需手動配置IP

內置輕量Web服務器—— 基于Mongoose實現(xiàn)，支持HTTP/WebSocket，響應迅速

實時圖形化控制界面—— 采用Preact構建現(xiàn)代化交互UI，操作直觀流暢

數(shù)字量輸入監(jiān)測—— 實時展示6路按鍵狀態(tài)，支持狀態(tài)變化提示

數(shù)碼管遠程控制—— 通過網頁直接控制8段數(shù)碼管顯示內容

RESTful API接口—— 提供標準化API，便于二次集成與自動化測試

技術架構

• 后端 (web_server/)

-RTOS: FreeRTOS

-網絡協(xié)議棧: LwIP (輕量級TCP/IP協(xié)議棧)

-USB協(xié)議: CherryUSB RNDIS設備類

-Web服務器: Mongoose (嵌入式HTTP服務器)

-外設控制: EUI (擴展用戶接口) 驅動驅動數(shù)碼管和按鍵矩陣

前端 (web_app/)

-框架: Preact (輕量級React替代方案， 資源占用極低)

-構建工具: Vite

-樣式: Tailwind CSS， 保持界面簡介美觀

-部署方式: 前端資源經編譯后轉為C數(shù)組，直接嵌入固件，無需額外文件系統(tǒng)

方案價值

該方案為嵌入式設備提供了低成本、高互動性、部署極簡的人機交互與本地控制方案。

它摒棄了額外的網絡模塊與復雜配置，僅憑一根USB線連接，即可在瀏覽器中實現(xiàn)完整的圖形化監(jiān)控與操控，是傳統(tǒng)串口終端向現(xiàn)代Web交互的平滑升級。

典型應用場景包括：

輕量級工業(yè)網關/邊緣控制器：在無外部網絡的工業(yè)現(xiàn)場，通過USB直連快速配置參數(shù)、查看設備狀態(tài)與診斷數(shù)據(jù)。

智能家居網關或本地中控：作為家居設備的本地管理界面，實現(xiàn)離線式的設備控制與場景設置，保障隱私與響應速度。

教學實驗與原型開發(fā)：為學生和開發(fā)者提供直觀、即時的硬件交互體驗，大幅降低學習與調試門檻。

設備現(xiàn)場調試與維護：工程師無需攜帶專用軟件或串口工具，通過任意電腦瀏覽器即可完成維護操作。

該方案將復雜的技術封裝為簡單的用戶體驗，為設備賦予了“即插即用”的Web智能，是連接物理世界與數(shù)字交互的輕巧而高效的橋梁。

2. 微秒級硬轉發(fā)：基于HPM6E TSN的工業(yè)級環(huán)網通信方案

概述

本方案基于HPMicro HPM6E系列芯片的時間敏感網絡（TSN）功能，通過其內置的CB（Cut?Through Bridging）協(xié)議與硬件交換（Switch）引擎，實現(xiàn)了高效的環(huán)網通信與微秒級硬件轉發(fā)，為工業(yè)控制、車載網絡等高實時性場景提供了可靠的通信基礎。

環(huán)網組網拓撲結構:

方案說明

1. 網絡角色與組網

系統(tǒng)由一個主機與多個從機組成，所有設備均采用HPM6E00EVK開發(fā)板。

通過網線將各設備的 IN 與 OUT 網口依次串聯(lián)，形成物理環(huán)網。

每個設備具有唯一MAC地址與同一網段下的唯一IP地址。

2. 通信配置

主機運行 UDP Server，綁定任意地址（IP_ADDR_ANY），端口可配置。

從機運行 UDP Client，端口可固定或動態(tài)分配。

3. TSN 端口與轉發(fā)策略
HPM6E芯片的TSN模塊包含三個外部端口（P1、P2）與一個內部端口（CPU端口）。開發(fā)板上的 IN、OUT 網口分別對應P1與P2。

主機配置：

- 廣播幀從內部端口轉發(fā)

- 未知幀從P1、P2轉發(fā)

- 查表匹配本機MAC的幀從內部端口進入CPU

- 內部幀禁止轉發(fā)

從機配置：

- 廣播幀與未知幀均從P1、P2轉發(fā)

- 匹配本機MAC的幀進入內部端口

- 內部幀禁止轉發(fā)

該策略實現(xiàn) ARP單向傳輸，杜絕廣播風暴，并有效降低CPU負載。

4. CB 協(xié)議與硬件去重

發(fā)送時，CB功能自動為數(shù)據(jù)幀添加 r?tag，并同時從兩個外部端口發(fā)出。

接收時，交換引擎自動識別并丟棄重復幀，確保CPU僅接收唯一有效數(shù)據(jù)，避免處理冗余。

5. 通信流程

上電后，從機主動發(fā)送一幀數(shù)據(jù)至主機。

主機記錄從機IP與端口（最大支持16臺從機），并通知從機停止主動發(fā)送。

主機啟動定時中斷（默認1ms周期），主動向所有已注冊從機發(fā)送數(shù)據(jù)。

6. 狀態(tài)指示與性能測量

從機每接收 1000幀數(shù)據(jù)，RGB LED狀態(tài)切換一次，直觀反映通信速率。

實測 主機→從機3 端到端延遲約為 21μs，包含3次轉發(fā)延遲、線纜傳輸延遲及MCU處理時間。

方案優(yōu)勢

微秒級硬件轉發(fā)：依托TSN交換引擎，實現(xiàn)確定性的低延遲通信

高可靠性環(huán)網：基于CB協(xié)議的冗余發(fā)送與硬件去重，提升通信魯棒性

抑制廣播風暴：通過精細的轉發(fā)規(guī)則設計，杜絕環(huán)路廣播泛濫

CPU負載低：硬件處理大部分轉發(fā)與過濾，釋放CPU資源

即插即用組網：物理接線簡單，無需復雜網絡配置

典型應用場景

工業(yè)自動化控制網絡（如PLC環(huán)網）

軌道交通車載通信系統(tǒng)

電力保護與采集環(huán)網

機器人實時協(xié)同通信

高可靠物聯(lián)網邊緣網關

3. 輕量而強大：基于HPMicro MCU的EtherCAT主站解決方案

概述

本方案介紹基于 先楫半導體HPMicro MCU 與開源 CherryECAT 主站協(xié)議棧，實現(xiàn)的高性能、輕量化EtherCAT主站解決方案。該方案在保持極低資源占用的同時，實現(xiàn)了優(yōu)異的實時性與豐富的協(xié)議支持，為工業(yè)運動控制、實時IO等場景提供高性價比的EtherCAT主站實現(xiàn)路徑。

方案特性

1. 極致的資源優(yōu)化

RAM占用：約 4 KB

Flash占用：約 40 KB（含24KB主站代碼 + 16KB Shell命令及日志）

適合資源緊張的嵌入式場景，降低硬件成本。

2. 高效的傳輸機制

異步隊列傳輸：單次傳輸可攜帶多個EtherCAT Datagram，提升總線利用率。

零拷貝技術：直接使用ENET收發(fā)緩沖區(qū)進行協(xié)議數(shù)據(jù)填充與解析，減少內存復制開銷，提升實時性。

3. 完善的協(xié)議與功能支持

拓撲自動發(fā)現(xiàn)：支持熱插拔，自動掃描總線并更新從站拓撲與信息。

從站狀態(tài)自動監(jiān)控：實時監(jiān)測從站運行狀態(tài)。

分布式時鐘（DC）：支持時鐘同步，為高精度協(xié)同控制提供基礎。

多種通信服務：

- CANopen over EtherCAT (CoE)

- File over EtherCAT (FoE)

- Ethernet over EtherCAT (EoE)

配置與診斷：

- 從站SII（Slave Information Interface）讀寫

- 從站寄存器讀寫

- 支持多主站架構

4. 卓越的實時性能

最小PDO循環(huán)周期 < 40 μs（實際性能受主/從站硬件影響）

分布式時鐘同步抖動 < 3 μs（實際性能受主/從站硬件影響）

下圖為HPM6800EVK（運行于Flash XIP模式）實測的DC同步抖動表現(xiàn)，穩(wěn)定維持在3μs以內：

方案核心優(yōu)勢

輕量高效：在極小的內存與存儲空間內實現(xiàn)全功能EtherCAT主站。

實時性強：憑借零拷貝、隊列傳輸?shù)葍?yōu)化，實現(xiàn)微秒級循環(huán)周期與低抖動。

穩(wěn)定可靠：支持熱插拔、狀態(tài)監(jiān)控與豐富的診斷功能，符合工業(yè)應用需求。

易于集成：基于開源CherryECAT棧，配套命令行交互工具（參考IgH），便于開發(fā)調試與二次集成。

典型應用場景

工業(yè)機器人運動控制器

數(shù)控系統(tǒng)（CNC）

包裝機械

印刷設備

其他對實時性、同步性要求高的多軸協(xié)同控制領域

4. 【重磅升級】HPMicro Monitor V2 上線：速度提升10倍，功能全面增強，嵌入式調試從此大不同

在電機驅動、數(shù)字電源或任何嵌入式動態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)中，你是否曾為無法實時捕捉關鍵變量的瞬息變化而困擾？是否渴望擁有一種如同軟件調試般直觀、卻又能深入硬件底層的觀察能力？

今天，我們正式推出 HPMicro Monitor V2 —— 一個為高效硬件調試而生的嵌入式實時變量監(jiān)控服務。它不僅是工具，更是您洞察系統(tǒng)運行、加速問題定位的“第三只眼”。

V2 重磅升級：為何說是“飛躍”？

性能飆升：得益于全新的流式（Stream）與緩沖（Buffer）采樣模式，采用硬件定時器（GPTMR）與DMA協(xié)同工作，實現(xiàn)了采樣性能的數(shù)量級提升，滿足您對高頻信號（如電流環(huán)、PWM）的捕捉需求。

功能全面增強：在保留輕量、易集成特性的基礎上，新增用戶自定義上報通道，讓您能在代碼任意關鍵位置（如中斷服務例程中）手動插入采樣點，確保無一關鍵數(shù)據(jù)遺漏。

體驗優(yōu)化：配合全新升級的 HPMicro Monitor Studio 上位機軟件，提供更直觀的波形展示、更靈活的數(shù)據(jù)分析與更流暢的交互體驗。

它是什么？

簡單來說，HPMicro Monitor 是一個運行在您設備上的輕量級服務。它通過極簡的通信協(xié)議，將設備內部的全局變量實時映射到電腦屏幕上，讓您像使用示波器觀察電壓一樣，觀察任何您關心的數(shù)據(jù)變化。

效果預覽：

核心價值：為什么您需要它？

1.告別“盲調”與“打印”：無需再依賴斷點（破壞時序）或串口打?。ㄐ实拖拢?，實現(xiàn)真正非侵入式的實時監(jiān)控。

2.極速集成，零侵入：僅需調用 monitor_init() 和 monitor_handle() 兩個接口，無需改動您原有工程的任何業(yè)務邏輯。

3.資源占用低：通信采用DMA，獨立內存池，對主程序運行影響微乎其微。

4.場景全覆蓋：從常規(guī)變量查看，到電機控制的高頻電流采樣，再到電源啟動的瞬態(tài)捕獲，提供四種模式應對所有需求。

四種采樣模式，解鎖全場景調試

5. 實時采集、高效傳輸：基于HPM6300與HPM_MONITOR的高性能ADC監(jiān)控方案

你是否曾希望像調試軟件一樣，實時觀察硬件引腳上的模擬信號變化？是否想過不依賴昂貴儀器，僅用一塊開發(fā)板就能捕捉高頻波形？

今天，我們帶來HPM_MONITOR + ADC 高性能數(shù)據(jù)監(jiān)控解決方案，讓你手中的先楫MCU變身為一臺高精度、可編程的“虛擬示波器”。

方案簡介

本方案基于HPM6300系列MCU的高性能ADC與hpm_monitor實時監(jiān)控服務，實現(xiàn)了從信號采樣、數(shù)據(jù)處理到PC端波形顯示的完整鏈路。你無需外接復雜設備，只需一臺電腦和一塊開發(fā)板，即可實時觀察、分析模擬信號波形，極大簡化硬件調試與信號分析流程。

為什么選擇HPM6300的ADC？

高精度：支持16位分辨率，采樣率高達 2MSPS（12位模式下可達4MSPS）

多模式支持：讀取轉換、周期轉換、序列轉換及搶占轉換模式

多信號源：可采集外部引腳信號及芯片內部模擬信號

觸發(fā)靈活：支持PWM精準觸發(fā)，采樣時刻高度可控

方案核心特點

1. 極速采集，硬件加速

采用 PWM觸發(fā) + DMA自動搬運，實現(xiàn)零CPU干預的高速連續(xù)采樣

采樣率最高可達 2MSPS，輕松捕捉高頻動態(tài)信號

時序精確，抖動極小，適合對時序敏感的應用場景

2. 實時傳輸，即看即得

通過 hpm_monitor 服務，將ADC數(shù)據(jù)實時發(fā)送至PC端

支持 USB/UART雙通道，適應不同帶寬與連接需求

低延遲、高吞吐，波形顯示幾乎無感知延遲

3. 靈活處理，隨心所欲

支持 Notify/Stream/Buffer三種上報模式，適應不同采樣需求

可自定義采樣頻率、數(shù)據(jù)長度與觸發(fā)條件

多通道同步監(jiān)控，支持對比分析

4. 直觀呈現(xiàn)，調試無憂

PC端HPMicroMonitorStudio工具提供專業(yè)波形顯示界面

支持縮放、平移、測量、光標定位等實用功能

參數(shù)實時可調，波形實時刷新，所見即所得

系統(tǒng)架構與數(shù)據(jù)流

運行效果：

6. HPM5300旋變硬解碼方案：高集成度與確定性之選

概述

在追求高性能與高可靠性的電機控制領域，精確的位置反饋至關重要。旋轉變壓器（旋變）憑借其堅固耐用、適應惡劣環(huán)境等優(yōu)勢，成為眾多高端伺服及電動汽車驅動系統(tǒng)的首選傳感器。然而，傳統(tǒng)的分立式解碼方案往往伴隨著成本高、電路復雜的設計挑戰(zhàn)。

為應對這一挑戰(zhàn)，我們推出基于HPM5300微控制器的旋變硬解碼方案。該方案通過芯片內置的專用硬件加速模塊，直接完成旋變信號的解調與角度跟蹤，旨在為開發(fā)者提供一個高度集成、確定性強且能顯著減輕CPU負擔的解決方案。

硬解碼核心原理

i. 積分解調：硬件模塊將旋變輸出的正余弦信號，與勵磁信號同步進行符號乘法（整形）和周期積分。這一過程能有效濾除高頻勵磁成分，直接得到僅包含轉子角度信息的低頻解調信號。

ii. 角度獲?。?/strong>

針對解調后的信號，方案支持兩種主流的角度計算方式，以適應不同應用場景的需求：

- 反正切法： 對解調后的信號進行反正切計算，直接得到轉子角度。

- 鎖相環(huán)跟蹤： 通過構建包含鑒相器、環(huán)路濾波器的數(shù)字鎖相環(huán)，實現(xiàn)對角度信號的閉環(huán)跟蹤，具備更優(yōu)的動態(tài)性能與抗干擾能力。

方案亮點：高度集成與簡化設計

本方案的一個顯著特點是其高集成度。我們提供的配套解碼板，集成了勵磁運放、信號調理、旋變數(shù)字轉換（RDC）、信號丟失檢測及多種數(shù)據(jù)輸出接口。這極大地簡化了外圍電路設計，減少了元器件數(shù)量，有助于降低整體BOM成本并節(jié)省PCB空間。

硬件框架

解碼板以HPM5300為核心，提供了包括兩路ADC、UART、SPI、QEO編碼器仿真輸出以及SEI（編碼器接口）等豐富的外設資源，方便進行系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)交互

軟件架構

軟件層圍繞硬解碼模塊構建，主要功能包括：

PWM模塊產生旋變勵磁信號。

配置ADC同步采樣旋變返回的正余弦信號。

通過硬件模塊實時解算角度與速度。

提供增量式編碼器仿真輸出（A/B/Z信號）。

支持通過UART或SPI接口輸出位置數(shù)據(jù)。

靈活的SEI接口可連接外部絕對式編碼器，用于方案驗證與精度對比。

HPM5300旋變硬解碼方案，將復雜的信號處理任務交由專用硬件完成，在保證高實時性與確定性的同時，釋放了寶貴的CPU資源。其高度集成的設計有助于工程師簡化系統(tǒng)架構，快速構建穩(wěn)定可靠的高性能位置檢測模塊，適用于對動態(tài)響應和可靠性有嚴苛要求的工業(yè)伺服、精密運動控制等應用場景。

完結

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