電源架構(gòu)微控制器PXS20的主要性能特性及應(yīng)用方案

飛思卡爾公司的PXS20是32位雙核雙發(fā)射器的電源架構(gòu)微控制器，滿足安全標(biāo)準(zhǔn)IEC61511和IEC61508（SIL3），能降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性和減少所用的元件。PXS20采用高性能的e200z4d雙核，核頻率高達(dá)120MHz，雙發(fā)射級(jí)流水線核，可變長(zhǎng)度編碼（VLE），集成了存儲(chǔ)管理單元（MMU）和信號(hào)處理引擎，帶誤差檢測(cè)代碼的4KB指令緩存，主要用于消費(fèi)類(lèi)電子，工業(yè)控制，太陽(yáng)能逆變器，機(jī)器人，航空航天和馬達(dá)控制等。此處介紹了PXS20系列主要特性，方框圖以及TWR-PXS2010模塊主要特性和電路圖。

PXS20系列32位PowerArchitecture?微控制器專(zhuān)門(mén)用于滿足安全標(biāo)準(zhǔn)IEC61511和IEC61508（SIL3）的要求。它通過(guò)將關(guān)鍵功能安全特性放在具有雙核，雙問(wèn)題架構(gòu)的單個(gè)芯片上來(lái)降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性和組件數(shù)量，該架構(gòu)可以在鎖步模式（冗余處理和計(jì)算）與解耦并行模式（獨(dú)立的內(nèi)核操作）之間靜態(tài)切換）。PXS20微控制器是SafeAssure解決方案。

PXS20系列微控制器是基于Power Architecture技術(shù)構(gòu)建的片上系統(tǒng)設(shè)備，并包含一些增強(qiáng)功能，可改善架構(gòu)在嵌入式應(yīng)用中的適應(yīng)性，并包括對(duì)數(shù)字信號(hào)處理（DSP）的附加指令支持。），并集成諸如增強(qiáng)的時(shí)間處理器單元，增強(qiáng)的排隊(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，控制器局域網(wǎng)和增強(qiáng)的模塊化輸入輸出系統(tǒng)等技術(shù)。

PXS20系列32位微控制器是集成安全控制器中的最新成果。PXS20系列的高級(jí)且經(jīng)濟(jì)高效的主處理器內(nèi)核符合Power Architecture嵌入式類(lèi)別。它以高達(dá)120 MHz的速度運(yùn)行，并提供針對(duì)低功耗進(jìn)行了優(yōu)化的高性能處理。它利用了當(dāng)前Power Architecture設(shè)備的可用開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)，并得到軟件驅(qū)動(dòng)程序，操作系統(tǒng)和配置代碼的支持，以協(xié)助用戶實(shí)施。

PXS20系列主要特性：

?高性能e200z4d雙核32位PowerArchitecture?技術(shù)CPU核心頻率高達(dá)120 MHz

–雙發(fā)行五級(jí)流水線內(nèi)核

–可變長(zhǎng)度編碼（VLE）

–內(nèi)存管理單元（MMU）

– 4 KB指令緩存，具有錯(cuò)誤檢測(cè)代碼

–信號(hào)處理引擎（SPE）

?可用內(nèi)存

–帶有ECC的1 MB閃存

–帶有ECC的128 KB片上SRAM

–用于EEPROM仿真的內(nèi)置RWW功能

?SIL3 / ASILD創(chuàng)新的安全概念：LockStep模式和Fail

-安全保護(hù)–關(guān)鍵組件（例如CPU內(nèi)核，eDMA，交叉開(kāi)關(guān)）的復(fù)制范圍（SoR）

–故障收集和控制單元（FCCU）

–連接到FCCU的SoR的輸出上的冗余控制和檢查器單元（RCCU）

–硬件觸發(fā)的

啟動(dòng)時(shí)內(nèi)置內(nèi)存自測(cè)（MBIST）和邏輯（LBIST）–啟動(dòng)時(shí)內(nèi)置自測(cè)用于軟件觸發(fā)的ADC和閃存

–復(fù)制安全性增強(qiáng)的看門(mén)狗

–復(fù)制結(jié)溫傳感器

–不可屏蔽中斷（NMI）

– 16區(qū)存儲(chǔ)器保護(hù)單元（MPU）

–時(shí)鐘監(jiān)視單元（CMU）

–電源管理單元（PMU）

–循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）單元

?解耦并行模式，可高效使用復(fù)制核

?Nexus Class 3+接口

?中斷

–復(fù)制的16優(yōu)先級(jí)控制器

–復(fù)制的16通道eDMA控制器

?可以分別編程為輸入，輸出或特殊功能的GPIO

?三個(gè)6通道通用eTimer單元

?2個(gè)Flex PWM單元

–每個(gè)模塊4個(gè)16位通道

?通信接口

– 2個(gè)LINFlexD通道

– 3具有自動(dòng)芯片選擇生成功能的DSPI通道

–具有32個(gè)消息對(duì)象的2個(gè)FlexCAN接口（2.0B有效）

–具有2個(gè)通道，64個(gè)消息緩沖區(qū)和高達(dá)10 Mbit / s的數(shù)據(jù)速率的FlexRay模塊（V2.1版本A）

?兩個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）

– 16個(gè)輸入通道

–可編程交叉觸發(fā)單元（CTU），用于將ADC的轉(zhuǎn)換與定時(shí)器和PWM同步

?正弦波發(fā)生器（帶低通濾波器的D / A）

?片上CAN / UART自舉程序

?3.0 V至3.6 V單電源

?環(huán)境溫度范圍–40℃至125℃

?結(jié)溫范圍–40℃至150 ℃

PXS20系列目標(biāo)應(yīng)用：

家用

鍋爐加熱控制

工業(yè)

可編程邏輯控制（PLC）

輸入輸出控制（I / O控制）

離網(wǎng)太陽(yáng)能逆變器

商用太陽(yáng)能逆變器

住宅太陽(yáng)能逆變器

無(wú)人駕駛汽車(chē)（地面，空氣，水）

運(yùn)動(dòng)控制

過(guò)程控制

機(jī)器人機(jī)械手

機(jī)器人手臂

醫(yī)療/保健

麻醉

機(jī)監(jiān)護(hù)儀通氣機(jī)和呼吸

機(jī)電機(jī)控制

步進(jìn)電機(jī)

圖1.PXS20系列方框圖

TWR-PXS2010：PXS20安全功能MCU模塊

的TWR-PXS2010模塊是飛思卡爾Tower系統(tǒng)組合，模塊化開(kāi)發(fā)平臺(tái)，允許快速原型和工具再通過(guò)使用可重構(gòu)硬件的一部分。立即建造塔式系統(tǒng)，將您的設(shè)計(jì)提升到這個(gè)工業(yè)動(dòng)力設(shè)備的下一個(gè)層次。

TWR-PXS2010通過(guò)將關(guān)鍵功能安全特性放在具有雙核，雙問(wèn)題架構(gòu)的單個(gè)芯片上來(lái)降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性和組件數(shù)量，該架構(gòu)可以在鎖步模式（冗余處理和計(jì)算）和解耦并行模式（獨(dú)立）之間靜態(tài)切換。核心操作）。

TWR-PXS2010包括：

帶有PXS20 32位PowerArchitecture?MCU的TWR-PXS2010電路板必要的電纜DVD，帶實(shí)驗(yàn)教程，軟件，培訓(xùn)和附帶的《快速入門(mén)指南》文檔。

TWR-PXS2010模塊的主要特性：

雙e200z4 CPU體系結(jié)構(gòu)

雙處理領(lǐng)域，包括：CPU，DMA，中斷控制器，交叉開(kāi)關(guān)和用于邏輯級(jí)故障檢測(cè)的MPU

兩種可靜態(tài)配置的操作模式：

鎖步操作（冗余處理和計(jì)算）

雙并行模式（獨(dú)立的核心操作

故障收集單元，用于監(jiān)視和管理故障事件

，RAM和閃存上的錯(cuò)誤校正編碼可檢測(cè)/校正存儲(chǔ)器錯(cuò)誤，

旨在滿足IEC61508（SIL3）概述的安全要求

圖2。TWR-PXS2010模塊外形圖

圖3.TWR-PXS2010模塊電路圖（1）

圖4。TWR-PXS2010模塊電路圖（2）

圖5。TWR-PXS2010模塊電路圖（3）

圖6。TWR-PXS2010模塊電路圖（4）

圖7。TWR-PXS2010模塊電路圖（5）

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