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AG32：解锁MCU+FPGA应用新姿势，功能与实战全解析

news 2025/7/21 14:22:37

AG32：解锁MCU+FPGA应用新姿势，功能与实战全解析

在芯片技术飞速发展的当下，一款集高性能、高灵活性和低成本于一身的芯片总能成为行业焦点。今天要为大家介绍的 AG32，正是这样一款 “身怀绝技” 的芯片 —— 它由 AGM 公司推出，是基于 RISC-V 内核且集成 2K LUTs FPGA 的 MCU。这种独特的架构让它在众多芯片中脱颖而出，既具备 MCU 的稳定控制能力，又拥有 FPGA 的灵活可编程性，在工业控制、智能设备等多个领域都展现出了巨大的应用潜力，成为了不少开发者眼中的 “香饽饽”。

AG32架构及内部功能讲解

架构总览

AG32 的整体架构宛如一个精密协作的 “微型城市”，各个模块如同城市中的不同建筑，各司其职又紧密相连。从框图中可以清晰看到，RISC-V 内核处于整个架构的核心位置，就像城市的 “指挥中心”，统筹着各项任务的执行。它与FPGA 模块通过高速内部总线直接连接，实现了数据的快速交互，这种 “强强联合” 的设计让 AG32 既能进行高效的指令运算，又能灵活应对自定义逻辑需求。

周围分布着丰富的存储模块，包括 SRAM 和 flash，它们如同城市中的 “仓库”，为数据和程序提供了充足的存储空间。而各类接口模块则像城市的 “交通枢纽”，Ethernet MAC、USB、多个 UART、I2C、SPI 等接口分布在架构边缘，负责与外部设备进行通信，确保数据能够顺畅地进出 “城市”。整个架构的内部模块连接紧密，数据在各模块之间通过优化的总线架构高效流转，大大提升了芯片的整体运行效率。

关键模块详解

RISC-V 内核：AG32 搭载的 RISC-V 内核拥有 248Mhz 的超高主频，这一优势让它在数据处理和算法运行时如虎添翼。无论是复杂的数学运算还是实时的控制指令执行，都能快速响应，效率远超同级别不少芯片。而且，RISC-V 作为开源内核，不仅降低了芯片的成本，还为开发者提供了极高的开发灵活性，开发者可以根据自身需求对内核进行定制化开发，极大地拓展了芯片的应用场景。

FPGA 模块：2K FPGA 容量可不是一个小数目，它就像一个 “万能工坊”，能够实现各种自定义逻辑。在高速数据采集场景中，它可以快速适配不同的传感器接口，实现数据的实时接收；而在硬件加速模块设计上，它能将一些复杂的算法逻辑固化，大幅提升运算速度。比如在图像处理中，通过 FPGA 实现图像的预处理逻辑，能让后续的 MCU 处理更加轻松高效。

存储模块：AG32 配备了 128k SRAM 和 256k-1M flash 的存储配置。其中，SRAM 就像 “临时工作台”，主要用于存储芯片运行过程中的临时数据，保证数据的快速读写，满足实时运算的需求；而 flash 则如同 “永久档案库”，用于存储程序代码和一些需要长期保存的数据，即使在断电情况下也不会丢失，确保了芯片每次上电都能正常启动并运行预设程序。
接口模块：丰富的接口是 AG32 与外部世界沟通的 “桥梁”。Ethernet MAC 接口让芯片能够轻松接入网络，实现数据的远程传输和控制；USB 接口则方便与电脑、移动设备等进行数据交互；多个 UART、I2C、SPI 接口则满足了与各种外设的连接需求，比如 UART 可用于与传感器、显示屏等进行串行通信，I2C 适用于连接多个低速外设，SPI 则在高速数据传输场景中发挥优势，如与高速 ADC、DAC 等设备通信。

AG32应用案例

数字示波器应用

背景引入：传统示波器方案在发展过程中遇到了不少瓶颈，数据读取速度和处理能力的限制让示波器的采样率和实时性难以提升。在观测高速变化的信号时，常常会出现数据丢失、波形显示延迟等问题，无法满足高精度测量的需求。而 AG32 的出现，为解决这些问题提供了全新的思路。

方案解析：在数字示波器应用中，AG32 的 FPGA 模块可谓是 “功臣”。它负责实现高速 AD 数据接口，能够快速接收 AD 转换后的大量数据，同时还能搭建硬件加速模块来实现触发功能，当满足预设的触发条件时，能迅速捕获信号，避免数据遗漏。而 MCU 则与 FPGA 协调工作，对 FPGA 传输过来的数据进行进一步的处理和分析，并控制显示屏进行波形显示。这种分工合作的方式，大幅提升了示波器的采样率和数据处理效率。

成果展示：与传统方案相比，采用 AG32 的示波器在性能上有了质的飞跃。采样率从原来的几十 MS/s 提升到了数百 MS/s，波形显示的实时性大大增强，即使是快速变化的信号也能清晰、稳定地呈现。而且，在复杂信号的观测中，稳定性也显著提高，数据丢失率降低了 90% 以上，为工程师的测量工作提供了更可靠的保障。

电机控制应用

行业痛点：在工业自动化、智能家居等领域，电机控制对精准性、稳定性和高效性的要求越来越高。传统方案要么处理能力不足，无法实现复杂的控制算法，导致电机运行精度不够；要么接口资源有限，难以满足多样化的外设连接需求，而且在应对不同电机类型时，灵活性较差，往往需要重新设计硬件，增加了开发成本和周期。

AG32 优势：AG32 在电机控制中展现出了独特的优势。其强大的 RISC-V 内核处理能力，能够轻松运行复杂的控制算法，如无感 FOC 控制算法；丰富的存储资源可以存储大量的控制参数和运行数据，保证算法的稳定运行；而 2K CPLD 资源则为定制化控制提供了可能，开发者可以根据不同电机的特性，设计专属的逻辑控制模块，无需改动硬件即可适配多种电机。

方案实施：在硬件接口设计上，AG32 的定时器与 PWM 控制模块用于输出精确的脉冲信号，控制电机的转速和转向；ADC 接口用于采集电机的电流信号，实时监测电机的运行状态；DAC 输出则可用于调整电机的驱动电压；各类通信接口则方便与上位机或其他设备进行数据交互，实现远程控制和状态反馈。在无感 FOC 控制算法实现过程中，AG32 内置的浮点单元发挥了重要作用，能够快速完成复杂的三角函数运算和矢量变换，确保算法的实时性和准确性。

应用效果：应用 AG32 后，电机控制的精度得到了显著提升，转速误差控制在 ±1% 以内；同时，电机的运行效率提高了 15% 以上，能耗大幅降低，更加节能环保。而且，电机在各种负载情况下都能保持稳定运行，故障率降低了 60%，大大提升了设备的可靠性和使用寿命。

多串口通信应用

需求背景：在工业控制和通信领域，常常需要与多个外设进行串口通信，比如一个工业控制系统可能需要连接多个传感器、执行器和控制器。传统方案实现多串口通信时，要么需要外接多个串口扩展芯片，增加了硬件成本和布线难度；要么通过软件模拟串口，导致通信效率低下，稳定性也难以保证，无法满足实时性要求较高的场景。

AG32 实现方案：AG32 凭借其强大的 MCU 控制能力和 FPGA 可编程特性，轻松解决了多串口通信的难题。在硬件连接上，通过 FPGA 模块自定义多个 UART 接口的逻辑，实现了 15 个 UART 的硬件扩展，这些接口可以根据需求灵活配置波特率、数据位、停止位等参数。软件设计上，MCU 负责对各个串口的数据进行管理和调度，通过中断方式实时接收和发送数据，确保数据不会丢失。同时，利用 FPGA 的并行处理能力，多个串口可以同时工作，互不干扰。

应用优势：采用 AG32 方案实现多串口通信，首先在硬件成本上降低了 30% 以上，无需额外的串口扩展芯片；布线难度也大幅降低，减少了电路板的空间占用。在通信稳定性方面，硬件实现的 UART 接口相比软件模拟更加可靠，数据传输错误率几乎为零。而且，软件可扩展性极强，开发者可以根据后续需求，通过修改 FPGA 逻辑轻松增加或调整串口数量和参数，无需重新设计硬件，大大缩短了产品的升级周期。

总结与展望

AG32 凭借其基于 RISC-V 内核与 2K LUTs FPGA 集成的独特架构，在功能上展现出了强大的处理能力、灵活的可编程性、丰富的存储资源和多样的接口配置。在数字示波器、电机控制、多串口通信等应用案例中，它成功解决了传统方案的痛点，大幅提升了产品的性能和性价比。

展望未来，随着物联网、工业 4.0 等领域的不断发展，对芯片的需求将更加多样化和个性化。AG32 凭借其独特的优势，有望在智能家居、智能医疗、自动驾驶等更多创新应用场景中发光发热。相信在开发者的不断探索和创新下，AG32 还会带来更多令人惊喜的应用方案。

AG32与STM32的区别有哪些？

1. AG32：RISC-V 内核引领变革

AG32 基于 RISC-V 内核构建，RISC-V 作为开源指令集架构，赋予了 AG32 无与伦比的灵活性与可定制性。开发者能够根据自身项目需求，对内核进行深度裁剪与优化，例如在特定工业控制场景中，去除不必要的功能模块，专注强化控制指令执行效率，极大地提升了芯片在专属领域的性能表现。同时，开源特性有效规避了授权费用，大幅降低芯片成本，为追求高性价比的应用提供了有力支持。其 248Mhz 的超高主频，在复杂算法运算和实时数据处理时表现卓越，如在智能设备的数据加密与解密运算中，能够快速响应，保障数据安全传输与存储。

2. STM32：ARM 内核奠定坚实基础

STM32 系列产品主要采用 ARM 内核，如经典的 Cortex-M 系列。ARM 内核经过多年市场打磨，生态极为成熟，拥有海量的技术文档、开发工具以及丰富的第三方库资源。这使得开发者上手容易，开发周期大幅缩短，在产品快速迭代的当下优势明显。以 STM32F4 系列基于 Cortex-M4 内核为例，在运行通用操作系统与复杂应用程序时，依托成熟的内核架构与硬件浮点运算单元，能够稳定高效地完成任务，在消费电子、物联网等领域广泛应用。不过，ARM 内核的授权模式一定程度上增加了芯片成本，在对成本敏感的大规模应用场景中存在挑战。