在数字时代的今天，创新无处不在，已经成为驱动企业高速发展的核动力。在工业领域，随着各种精密电机的大量采用，全球工业的生产效率大大提升。与此同时，大量电机的采用也消耗了大量的能源，如何利用更高计算性能的Soc来提高电机的利用效率，更好的控制电机的运转，降低电机能耗，成为摆在他们面前的主要挑战。
AMD 工业、视觉、医疗与科学高级总监Chetan Khona在近期接受记者采访时表示，电机消耗了全球工业能源总用量的70%。目前，工业电机也变得更加精密复杂，提供各种速度能力，并且越来越多采用新材料设计，这就需要全新地电机驱动系统来控制这些电机，使其扭矩、速度以及应变速达到最大，使能耗降到最低。
Chetan Khona，AMD工业、视觉、医疗与科学高级总监
为此，AMD 于近日正式推出了Kria K24 SOM 和 KD240 驱动器入门套件，为电机控制和数字信号处理应用设计高能效量产就绪型解决方案，以此来帮助企业降低电机能耗，提高工作效率。
解决电机能耗问题迫在眉睫
电机无处不在，从公共交通到工业商业发电系统，从工厂自动化到仓储中使用的机器人，再到各种医疗设备，甚至农业的空中系统中，都大量使用了电机。
众所周知，电机驱动系统由驱动器、供电部分、电机本身三部分组成，随着电机的大量使用，如何提高电机的效率，对电机驱动系统提出了更高的要求。有专家预测，利用更好的驱动系统提高电机的使用效率，能够使能耗降低15%到40%。根据国际能源署《2022 年能源效率》报告显示，全球工业总用电量中约 70% 与电机和电机驱动系统相关。因此，即使驱动系统效率提升 1%，也会对运营开销和环境产生显著的积极影响。为此，如果能够提升复杂电机的控制系统，对于全球电机用电量会产生非常大的影响。
Chetan Khona表示，在电机的控制系统中，采用MCU的确可以很好的控制电机。但是，在工业物联网时代下，除了能够很好的控制电机之外，还要顾及功能安全、网络安全、人工智能、预测性维护等等。因此，MCU已经不是最好的方案了。
除此之外，一个单轴电机可以用非常简单的技术解决相关问题。但是在工业互联网时代，经常有多项任务需要同时进行，而且电机控制系统也需要处理更多的轴，这就需要具备更强计算效率的产品。
由于Kria K24 SOM能够把单芯片或者两个芯片整合成一个，这就大大降低了能耗和成本。Chetan Khona表示，通过K24 SOM实现的整合可以在整个系统层面上大大的降低功耗和成本。
构建高能效DSP解决方案
此次AMD推出的全新Kria K24 SOM产品采用了Zynq UltraScale+自适应SoC的设计，尺寸仅有信用卡的一半大小，支持最新版本 22.04 Ubuntu OS。用户能够使用Kria K24 SOM产品降低能源消耗、增加扭矩，并进行预测性维护和OTA、降低噪音和震动，以及提升电机的生命周期。除此之外，Kria K24 SOM还能够支持新用户使用非自适应计算工具，比如Python和MATLAB Simulink等进行开发，以此来满足更多场景需求。
Chetan Khona表示，K24 SOM能够实现混合关键性，让用户非常简单地控制不同任务之间的优先级。与此同时，K24 SOM通过使用MPSoC来确保功能安全性，提升网络安全。除此之外，K24 SOM还内置了HMI，可编程的I/O结构能够与任何传感器进行连接，包括环境、方向、视觉和其它传感器。最后，K24 SOM还能够支持工业互联网从 EtherCAT到TSN。
K24 SOM能够支持在业界比较普遍的40多种工业互联网标准。Chetan Khona强调，K24 SOM是一个基于ARM处理系统的可编程逻辑器件，所以它也有很多特定性能。据介绍，K24 SOM能够支持多种不同类型的电机，其中最受欢迎的是无刷直流电机。
谈到如何通过控制算法和控制流程的优化来实现电机功耗的节省，Chetan Khona表示，如果要实现最佳的功效，单单是去控制电机的算法是不够的，尤其是对于现代的电机，更多的还是需要去提升它的电子电力器件材料，比如说采用碳化硅，还有氮化镓等等，这是第一步。
另外，要来改善功耗，电子电力器件的颗粒度控制和速度也是至关重要，通过这样的方式能够提升比如说电源的响应，还有能源消耗的情况。AMD通过K24 SOM这样的技术，也能够解决这方面的问题。
最后，AMD在电机控制方面正在建立自己的电机实验室，并和行业的伙伴一起开发生态系统，通过这样的方式，更好地提供电机控制素材，同时让生态系统更加完整。
多样化产品满足不同用户需求
在本次沟通会上，Chetan Khona不仅向记者展示了K24 SOM产品，还着重介绍了面向不同用户的套件，以此来让用户能够更好、更快地使用K24 SOM。
据介绍，K24 SOM 具备定制打造的 Zynq™ UltraScale+™ MPSoC 器件，配套的 KD240 入门套件是一款价格低于 400 美元的、基于FPGA 的电机控制套件。与其它基于处理器的控制套件相比，KD240 支持开发人员在设计周期中更为成熟的节点入手，使入门级开发人员能够轻松使用。
K24 SOM 满足用于工业环境的资格，其所支持的设计流程比此前任何一代产品都要多。其中包括 Matlab Simulink 等常见的设计工具与 Python 等语言，以及其对 PYNQ 框架广泛的生态系统支持。此外，它还支持 Ubuntu 和 Docker。软件开发人员也可在使用 AMD Vitis™ 电机控制库的同时，保持对传统开发流程的支持。
除了K24 SOM之外，AMD还推出了不同的K24 SOM套件。通过推出 KD240 入门套件，AMD 现在率先提供预构建的电机控制应用，使用户能够创建可靠、可用且具有高级安全功能的高能效工业解决方案。 Chetan Khona表示，Kria SOM的一个非常重要的价值定位的组成就是应用商店（App Store），从KV260诞生开始，到后来的KR260，KD240，预计今年年底会有25个应用在应用商店里推出。
Chetan Khona强调，KD240 由可选的电机配件包（ MACCP ）提供支持，未来还将提供可单独购买的附加电机套件，为开发人员带来强化的加速体验。
据了解，Kria SOM 使开发人员能够跳过围绕所选芯片器件的大量设计工作，而专注于提供差异化增值功能。连接器兼容性支持在 K24 SOM 和 K26 SOM 之间轻松迁移，无需更换板卡，令系统架构师能够平衡高能效系统的功耗、性能、尺寸和成本。
据悉，AMD K24 SOM 目前提供商业和工业两种版本，专为 10 年工业生命周期而打造。除了支持扩展的温度范围，工业级 SOM 还包括用于高可靠性系统的具有 ECC 保护的 LPDDR4 内存。
