为什么推荐数字电源和电机控制项目要选择第三代C2000 MCU?

最新更新时间:2021-12-01来源: EEWORLD关键字:德州仪器  DSP  MCU  C2000 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

德州仪器C2000实时控制系列产品即将新添F28003X成员,F28003X比F28002X/F28004X提供更高的运算性能以及更大的FLASH空间。日前,德州仪器嵌入式现场应用工程师Dean在EEWORLD直播间,详细介绍了F28003X的特性及其应用。


从第三代C2000说起


C2000微控制器是专为实时控制而设计的微控制器,主要应用领域有两大方面,包括数字电源控制(比如太阳能风能的电源控制,通信和服务器电源),以及电机类控制(家电类的电子产品:空调、冰箱、洗衣机、无人机、电动车、水泵等等,工业类伺服驱动器:如工业机器人、伺服驱动器、变频器等等。)此外,由于其具有车规级认证要求,因此也适合诸多汽车上的应用,包括电源类控制以及电机类控制等。


Dean表示,C2000产品家族迄今为止供货已长达25年之久,广泛应用于包括工业及汽车等领域。具有实时性能好,可靠性高,高集成度,产品种类丰富,统一且简单的开发环境,完善的电机控制及数字电源管理软件库,软件兼容且部分型号的Pin 2 Pin硬件完全兼容,并且由多家Fab进行生产,从而确保供货的稳定性。除此之外,TI还提供了一系列的参考demo,方便客户前期的参考设计及调试。


作为信号链领域的主要供应商,除了模拟之外,C2000也实现了完整的控制信号链概念。包括信号的采集、处理、计算以及最后的PWM输出。

image.png

如图所示,C2000产品家族在感应、处理、控制及接口方面,还是颇具特色的。


首先针对信号采集外设,C200可支持高达24通道的12位/16位ADC,全功能的比较器——实现过流或过热保护及数字电源的峰值电流控制等,正交编码和捕获逻辑实现对脉冲信号的捕获等。


在信号处理方面,C2000集成了C28浮点DSP内核,并且支持多核架构,最高可达925 MIPs处理能力。


在PWM控制上,C2000最多可支持32通道的高灵活性高精度的PWM,最高控制精度为150皮秒。而且PWM与模拟外设是紧耦合的,比如比较器检测到过流保护就可以实现快速关断。


在接口方面,C2000集成了各种标准的通信接口,包括CAN、CAN-FD、LIN等,此外还支持FSI高速串行总线。


而在创新性方面,C2000的CLB(可配置逻辑块)模块可以替代现有的FPGA方案,或者增强现有的外设功能。


CLB 将一个经优化的高速可编程逻辑集成到 C2000 MCU 等实时控制器中,为增强型脉宽调制器 (PWM)、增强型捕捉、增强型正交编码器和通用 I/O 等关键外设提供智能的信号输入/输出 (I/O) 路由功能,最终成为具有系统级差异化特性的增强版知识产权 (IP) 模块。

image.png

CLB 工具单元块的示例


如图中所示,CLB 工具包括两个、四个或八个逻辑块,每个逻辑块内是一整套经优化的可编程逻辑单元。


如今,C2000已经发展到第三代,采用了65nm工艺节点,相比上一代180nm,在性能、功耗、成本等方面都有了极大进步。与此同时,TI也在规划第四代C2000系列,将内置C29 DSP内核,将实时处理性能提高2至3倍。


image.png

如图所示,C2000系列拥有丰富的产品线,按照不同的Flash、处理器,涵盖高中低端的不同应用。


C2000F28003X特性一览


image.png

C2000F28003X包括一个120MHz主频的32/64位C28 浮点DSP以及一个120MHz主频的CLA,处理能力达240 MIPs。此外,还包含经过指令优化的TMU、VCU等等运算单元,可以快速响应,从而达到高实时性。


其中,CLA(Control Law Accelerator)控制率加速器是一个独立可编程的32位浮点数字处理单元,为快速触发响应及数学运算而设计。CLA独立于C28x CPU工作,时钟频率与CPU相同,可执行算法以及周期性的计算工作。通过增加平行的处理单元CLA,拓展了C28x CPU的性能。当前C2000系列产品共有3种类型的CLA,不同的C2000型号对应不同的CLA类型, 各类型的差别及对应的C2000器件型号详情如图所示。Type 2型的CLA可直接读取ADC 结果寄存器,极大减小ADC采样至输出的延时,提高系统的响应并允许系统以更高的频率运行;并且可直接操作所有的Epwm,HRPWM,eCAP,eQEP,CMPSS,DACSDFM,PGA,SPI,LIN,FSI,PMBUS,CLB和GPIO数据寄存器;CLA可独立地响应外设中断。利用CLA执行一些周期性任务可以解放CPU,使其工作于其他系统任务。

image.png

不同的芯片与不同的CLA内核


C2000F28003X还集成了三个独立的、总计384kB的Flash bank,以及69kB RAM。16个PWM通道,其中8个为高分辨率。


模拟外设则包括了三个具有后处理和预置操作的4MSPS的12位ADC、8个Σ-δ解调通道、8个窗口比较器以及2个12位DAC。


在通信接口方面,C2000F28003X特别支持CAN-FD和FSI,通过高速率总线实现实时响应。


此外,C2000F28003X符合ASIL-B或者SIL2等级的功能安全要求,硬件内置的自检功能可检测出90%的CPU永久性故障。


为了进一步降低延时,C2000系列优化了外设与存储之间的信息交互延时,同时trip-trigger电路可以快速关断PWM。


在应用方面,Dean以TIDA 0100621kW、80 Plus Titanium、GaN CCM 图腾柱无桥 PFC 和半桥 LLC 参考设计为例,该方案包括一个前端连续导通模式 (CCM) 图腾柱无桥功率因数校正 (PFC) 功率级。PFC 功率级采用带有集成驱动器的 LMG341x GaN FET,可在较宽的负载范围内实现高效率,并且符合 80 plus titanium 要求。该设计还支持半桥 LLC 隔离式直流/直流级,以便在 1kW 功率下获得 +12V 直流输出。 两个控制卡使用C2000 Piccolo 微控制器来控制两个功率级。


TI的LMG341X是一款具有集成驱动器和逐周期过流保护功能的 600V 150mΩ GaN,相比硅MOS而言,具有较低的输入和输出电容,通过零反向恢复降低80%的开关损耗,并且降低EMI。C2000系列的高精度PWM输出和灵活的ADC模块,以及高性能的浮点运算CPU和支持三角函数运算的TMU,十分适合GAN材料的高频开关控制。

image.png

如图,C2000F28003X系列拥有丰富的产品组合,以满足客户的不同需求。


image.png

而通过对比其他第三代产品,C2000F28003X是唯一支持CAN-FD,并且具有更大的Flash,更高的主频。而为了方便客户在C2000系列进行产品迁移,TI也推出了相应的文档。有些移植简单,有些因为pin脚或者功能等问题,移植相对复杂。


此外,C2000F28003X还集成了EPG(嵌入式码型发生器),这是一个可定制的Pattern和时钟发生器,可用于多种测试和应用场景。除了生成简单的Pattern和时钟之外,EPG模块还可用于PWM生成器,时钟发生器或者通信外设,比如SPI控制器等,但都是简单模式。


便捷的开发环境


C2000系列MCU尽管历史悠久,但是为了面对新生代工程师,降低开发门槛,也在不断进行着开发生态系统的升级。


包括样片申请、评估板、各种资料齐全的文档、配套开发环境、电机控制SDK以及数字电源SDK。


C2000 Academy是TI提供的最全面的处理器学习资源,里面涵盖了丰富的示例及驱动库。


同时,TI也提供了SysConfig图形化开发软件。而针对C2000F28003X新增的EPG和CAN-FD,也有相关的参考手册。


TI的功能安全合规型产品、文档、软件以及知识渊博的专家提供的支持,可简化和加快 ISO 26262、IEC 61508 和 IEC 60730 认证流程。具体包括:片上诊断功能,集成了旨在实现功能安全的子系统。具有经 TÜV SÜD 认证的功能安全开发流程的完善文档。


总而言之,在工业和汽车上的广泛应用,证明了C2000系列产品拥有着其他架构无可比拟的实时性及高可靠性,面对数字电源和电机控制的复杂性不断提高,选择性能更高的更具性价比的C2000系列产品,会是个不错的选择。

关键字:德州仪器  DSP  MCU  C2000 编辑:冀凯 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/mcu/ic556226.html

上一篇:意法半导体推出NFC Type 2 标签 IC
下一篇:安森美推出低功耗安全无线MCU RSL15,刷新EEMBC记录

推荐阅读

ADAS工程师需了解的新NCAP雷达要求
、Sandeep Rao和Bhavin Kharadi共同编写。关于德州仪器(TI)德州仪器(TI)(纳斯达克股票代码:TXN)是一家全球性的半导体公司,致力于设计、制造、测试和销售模拟和嵌入式处理芯片,用于工业、汽车、个人电子产品、通信设备和企业系统等市场。我们致力于通过半导体技术让电子产品更经济实用,创造一个更美好的世界。如今,每一代创新都建立在上一代创新的基础之上,使我们的技术变得更小巧、更快速、更可靠、更实惠,从而实现半导体在电子产品领域的广泛应用,这就是工程的进步。这正是我们数十年来乃至现在一直在做的事。欲了解更多信息,请访问公司网站www.ti.com.cn。
发表于 2022-01-12
ADAS工程师需了解的新NCAP雷达要求
德州仪器发布新型雷达传感器 可减少碰撞提高安全性
据外媒报道,日前,德州仪器(Texas Instruments,以下简称TI)发布了新型雷达传感器,探测距离提高了40%。此种新型传感器通过更精确的盲点监测和转角导航,以避免碰撞,从而提高自动驾驶和车辆的安全。(图片来源:德州仪器)TI毫米波雷达经理Yariv Raveh表示,“对我们的客户而言,变道和在狭窄的弯道上行驶带来了最复杂的设计挑战。为了打造更安全的驾驶体验,驾驶辅助系统必须快速、准确地处理大量数据,并与驾驶员进行清晰的沟通。”TI为汽车行业提供多种模拟和嵌入式处理产品和技术,AWR2944雷达传感器是其中的最新产品。此种新型传感器是TI ADAS的进一步扩展,以用于感知物体。与现有雷达传感器相比,该传感器
发表于 2022-01-05
<font color='red'>德州仪器</font>发布新型雷达传感器 可减少碰撞提高安全性
C2000 传奇的过去、现在与未来
你也许在MCU圈里很难找到一款产品能像C2000™如此传奇,25年来屹立不倒,曾经差点儿被公司杀掉,死里逃生后战力爆棚横扫市场。然而,产业的变化让现在的C2000再次跌宕起伏。电子开发领域的老人,也许还记得那些摆满书架的厚厚的黄皮书(TI的DSP产品手册)。如果你没有那么老,当你学习奥本海姆的《数字信号处理》之后,肯定会接触到TI的C2000——尽管对某些人来说这门课简直就是噩梦,但当你上手过C2000电路之后,看到波形,很多数字信号上的疑惑也许突然就迎刃而解了。如果将C2000看作一个人,他就是你最羡慕的那种人,出身名门,家世显赫,有一个好爸爸TI——集成电路的发明者。1971年,当英特尔发明被看作微处理器先驱的4004
发表于 2022-01-04
<font color='red'>C2000</font> 传奇的过去、现在与未来
使用德州仪器MSP430FR2633构建电容式触摸接口
MSP430FR2633是一款低功耗微控制器,带有多个GPIO和电容触摸引脚。本篇文章创建了一个四按钮和带有LED和触觉反馈的四环滑动电容式触摸电路。在本文中,我们将介绍电路的功能、连接方式和硬件。我还将分享制作定制电路板的复杂性,这对于那些使用DipTrace的人或任何想要更好地理解Gerber文件生成方式的人都有帮助。让我们开始吧。关于电路该设计围绕三个集成电路构建:德州仪器MSP430FR2633IDA是中央微控制器;Silicon Labs CP2102N提供USB到串行接口;德州仪器DRV2605L提供触觉反馈。上面显示的是控制接口的两个版本。右侧的设计用于说明焊盘设计和布局,但由于对控制IC的潜在ESD损坏,不会用
发表于 2021-12-29
使用<font color='red'>德州仪器</font>MSP430FR2633构建电容式触摸接口
如何简化楼宇自动化系统中的电力线通信
具有OOK调制功能的RS-485收发器如何简化楼宇自动化系统中的电力线通信在我写这篇文章的时候,德克萨斯州正值炎夏,气温达到95°F(32°C)。但是,因为空调的缘故,我觉得非常舒服。有时,这看似是一个现代的奇迹;简单地按下温度调节装置上的按钮,室内温度就在悄无声息中迅速变得更加适宜。与此同时,虽然室外机在不停地运作,但因为远离温度调节装置控制单元,室内听不到一点噪声。这种可靠的远距离连接或许看起来很神奇,尤其是在一天中气温达到峰值的时候,其实,这得益于一种比较常见的通信标准RS-485。 跟四线电缆说再见 具有OOK调制功能、适用于电力线通信的THVD8000 RS-485收发器能够将数据调制到现有的电力线上。
发表于 2021-12-29
如何简化楼宇自动化系统中的电力线通信
如何利用封装天线技术简化60GHz汽车车内雷达传感器设计
、乘客以及位于后排座椅上的一名成人和一名儿童图7:检测车辆附近的入侵者封装天线技术可帮助雷达传感器设计人员创建和设计外形尺寸超小的传感器,不仅减少了工作量、缩短了上市时间,同时还实现了系统级成本优势。通过实现车内儿童检测、安全带提醒装置、驾驶员生命体征检测和手势控制等多种应用,TI的60GHz AWR6843AOP传感器可简化车内感应。其他资源访问AWR6843AOP产品文件夹以获取数据表,并观看视频。阅读参考设计文档,了解有关车内儿童和乘员检测测试的更多信息(包括算法和处理链)。购买AWR6843AOPEVM评估套件并测试参考软件。关于德州仪器(TI)德州仪器(TI)(纳斯达克股票代码:TXN)是一家全球性的半导体公司,致力于设计
发表于 2021-12-24
如何利用封装天线技术简化60GHz汽车车内雷达传感器设计
小广播
何立民专栏 单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2022 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved