博世GTM IP模塊架構(gòu)介紹

上篇文章我們介紹了博世GTM IP模塊的核心功能及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模塊。本篇文章將繼續(xù)解析GTM模塊架構(gòu)，重點介紹I/O模塊，特殊功能模塊及內(nèi)核模塊。這些模塊不僅增強(qiáng)了GTM的信號處理能力，還極大提升了系統(tǒng)的靈活性和集成度，能夠滿足汽車電子、工業(yè)自動化、智能控制等多個領(lǐng)域的高性能需求。

01基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模塊

GTM模塊擁有完全符合AMBA AXI3.0協(xié)議的Master和Slave接口。通過Slave接口，外部可以控制或者配置每個Cluster中的所有模塊。通過Master接口，MCS模塊可以發(fā)送事務(wù)控制外設(shè)或者存儲器。包含時鐘管理模塊（CMU），時基模塊（TBU），高級路由模塊（ARU），廣播模塊 (BRC)，參數(shù)存儲模塊（PSM），及集群配置模塊 (CCM)。詳情請見傳送門。

02I/O 模塊

定時輸入模塊（TIM）：

提供8個輸入通道用于過濾和捕捉 GTM 的輸入信號。為進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，TIM 模塊檢測到的輸入特征可通過 ARU（高級路由單元）路由到 GTM 的后續(xù)處理單元。TIM模塊本身具有多重功能、能夠?qū)崿F(xiàn)過濾器、邊緣傳播和消隱、超時檢測、輸入邊緣計數(shù)器和信號測量（PWM 信號持續(xù)時間、上升沿或下降沿時間戳、接收到的邊沿數(shù)）等功能。

定時輸出模塊（TOM）：

提供多達(dá) 16 個獨立通道，可在每個輸出端口產(chǎn)生 PWM 信號。并且在模塊中提供了多種配置模式，比如連續(xù)向上計數(shù)模式、上下連續(xù)計數(shù)模式、單次向上計數(shù)模式、脈沖計數(shù)調(diào)制模式和門控計數(shù)器模式。同時可以支持高分辨率PWM（HRES模式和通過傳感器模式評估（SPE）模塊支持 BLDC控制輸出。

定時器輸出模塊（ATOM）：

與 ARU連接，可生成復(fù)雜的輸出信號，而無需通過配置接口與 ARU 交互。輸出信號特性通過與 ARU 連接的子模塊（如 MCS、DPLL 或 PSM）提供。每個 ATOM 子模塊包含八個輸出通道，同樣能夠如TOM模塊可在多種可配置的運行模式下獨立運行。

輸入輸出模塊 (TIO):

GTM4.1版本新增了TIO模塊，支持通用輸入和輸出功能。與TIM/ATOM/TOM模塊相比，其門級數(shù)更少，可靈活使用功能資源作為通道上的輸入或輸出。同時提供基礎(chǔ)版TIO和增強(qiáng)版TIO配置擴(kuò)展（在增加硬件資源的情況下，額外支持自主定時信號生成、信號測量和基于時間的捕捉的功能）。TIO提供8-24個通道選配，每個通道可捕獲或者比較最高分辨率25ns的PWM波形。

03特殊功能模塊

傳感器模式評估模塊 (SPE)可用于評估三個霍爾傳感器輸入，并與TOM 模塊一起支持BLDC（無刷直流）電機(jī)的驅(qū)動。SPE模塊在TIM（定時器輸入模塊）-> SPE（傳感器模式評估）-> TOM（定時器輸出模塊）鏈中提供無刷直流輸入模式檢測和無刷直流輸出模式生成功能。

數(shù)字鎖相環(huán) (DPLL) 模塊用于計算線性或角度運動的位置信息、質(zhì)量流量值、溫度、壓力或液位，例如發(fā)動機(jī)定位檢測和信號（角度時鐘）。有了DPLL，CPU就可以從重復(fù)或周期性的標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)中解脫出來，從而從根本上減輕CPU軟件運行負(fù)荷。在輸入頻率快速變化的應(yīng)用中，可獲得更高精度的位置或數(shù)值信息。

04內(nèi)核模塊

多通道定序模塊（MCS）是一個24位指令 RISC（精簡指令集計算）CPU 內(nèi)核，有8個并行線程，每9個周期執(zhí)行 1 個線程。它能夠控制、監(jiān)控內(nèi)部 GTM 信號甚至是Soc芯片上的外部模塊。它能夠在GTM內(nèi)部完成很多工作而不需要外部CPU介入，例如計算復(fù)雜的輸出序列、對 TIM 模塊等輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展數(shù)據(jù)處理、在 MCS 模塊內(nèi)處理 CPU 提供的數(shù)據(jù)，并通過 ATOM 模塊將計算結(jié)果發(fā)送到輸出端。下圖為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

MCS架構(gòu)圖

博世GTM IP模塊憑借其高精度定時、多通道并行處理、靈活配置及強(qiáng)大集成能力，成為現(xiàn)代智能控制系統(tǒng)的核心組件。在汽車電子、工業(yè)自動化、機(jī)器人等領(lǐng)域，GTM提供了穩(wěn)定可靠的定時解決方案，為智能控制系統(tǒng)的升級和優(yōu)化提供了強(qiáng)有力的支持。

博世始終致力于提供高安全、高性能、可擴(kuò)展的解決方案，助力客戶實現(xiàn)更智能、更高效的系統(tǒng)設(shè)計，推動汽車電子、工業(yè)自動化和智能控制邁向新高度。

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