F29H859TU-Q1 汽車級(jí) C2000? 64 位 MCU數(shù)據(jù)手冊(cè)

F29H85x 和 F29P58x 是 C2000? 實(shí)時(shí)微控制器系列的成員，該系列是可擴(kuò)展、超低延遲的器件，旨在提高電力電子器件的效率，包括但不限于：高功率密度、高開(kāi)關(guān)頻率，并支持使用 GaN 和 SiC 技術(shù)。

實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)具有多達(dá)三個(gè) 200MHz C29x DSP 內(nèi)核。C29x 支持從片上閃存或 RAM 運(yùn)行的 32 位和 64 位浮點(diǎn)和定點(diǎn)信號(hào)處理。C29x CPU 由三角數(shù)學(xué)指令增強(qiáng)，可加速實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵常見(jiàn)算法。
*附件：F29H85x 和 F29P58x 實(shí)時(shí)微控制器數(shù)據(jù)表.pdf

該器件包含許多功能，以支持系統(tǒng)級(jí) ASIL-D 功能安全解決方案。C29x CPU1 和 CPU2 內(nèi)核可以鎖步，用于檢測(cè)永久和瞬態(tài)故障。邏輯上電自檢 （LPOST） 和存儲(chǔ)器上電自檢 （MPOST） 提供潛在故障的啟動(dòng)檢測(cè)。安全互連在 CPU 和外設(shè)之間提供故障檢測(cè)。ADC 安全檢查器比較來(lái)自多個(gè) ADC 模塊的 ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)果，而無(wú)需額外的 CPU 周期。波形分析儀和診斷 （WADI） 可以監(jiān)控多個(gè)信號(hào)以確保正常運(yùn)行，并采取措施確保保持安全狀態(tài)。該器件架構(gòu)具有安全互連 （SIC），可實(shí)現(xiàn)端到端代碼和數(shù)據(jù)安全，并為所有存儲(chǔ)器和外設(shè)端點(diǎn)提供基于 CPU 的 ECC 保護(hù)。

硬件安全管理器 （HSM） 提供 EVITA 完全安全支持。功能包括安全啟動(dòng)、安全存儲(chǔ)和密鑰環(huán)支持、安全調(diào)試身份驗(yàn)證和加密加速器引擎。HSM 在不受信任的工廠環(huán)境中支持安全的密鑰和代碼預(yù)置，并支持 HSM 和主機(jī)應(yīng)用程序固件的無(wú)線固件更新，具有 A/B 交換功能和回滾控制。

SSU（安全與安保單元）可實(shí)現(xiàn)卓越的運(yùn)行時(shí)安全和安保功能。此功能可用于在運(yùn)行在相同 CPU 或不同 CPU 上的線程之間創(chuàng)建安全隔離 （Freedom From Interference）。SSU 具有上下文相關(guān) MPU 機(jī)制，可根據(jù)當(dāng)前執(zhí)行的線程或任務(wù)自動(dòng)切換硬件中的訪問(wèn)權(quán)限。這消除了軟件開(kāi)銷，在不影響系統(tǒng)安全性的情況下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)代碼性能。SSU 提供多用戶調(diào)試身份驗(yàn)證，還支持實(shí)時(shí)固件更新 （LFU） 和 FOTA fpr 應(yīng)用程序固件更新，具有 A/B 交換和回滾控制。

高性能模擬模塊與處理和控制單元緊密集成，以提供最佳的實(shí)時(shí)信號(hào)鏈性能。兩個(gè) 16 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 和三個(gè) 12 位 ADC 具有多達(dá) 80 個(gè)模擬通道，以及一個(gè)集成的后處理模塊和硬件過(guò)采樣。提供 2 個(gè) 12 位緩沖 DAC 和 24 個(gè)比較器通道。

36 個(gè)頻率獨(dú)立型 PWM 均具有高分辨率功能，可控制多個(gè)功率級(jí)，從三相逆變器到高級(jí)多電平電源拓?fù)?。PWM 通過(guò)最小死區(qū)邏輯 （MINDL）、二極管仿真 （DE） 和非法組合邏輯 （ICL） 功能得到了增強(qiáng)。

可配置邏輯塊 （CLB） 允許用戶添加自定義邏輯，并可能將類似 FPGA 的功能集成到 C2000 實(shí)時(shí) MCU 中。

該設(shè)備上提供 EtherCAT 子設(shè)備控制器、以太網(wǎng) MAC 和其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，如 CAN FD。快速串行接口 （FSI） 可在隔離邊界上實(shí)現(xiàn)高達(dá) 200Mbps 的穩(wěn)健通信。

特性
實(shí)時(shí)處理

• 三個(gè) C29x 64 位 CPU（CPU1、CPU2、CPU3），運(yùn)行頻率為 200MHz
  • 信號(hào)鏈性能是 C28x 的 2 倍，改進(jìn)了流水線
  • 分體式鎖和鎖步作模式
• C29x CPU 架構(gòu)
  • 字節(jié)尋址能力
  • 低延遲的高性能實(shí)時(shí)控制
  • 高性能 DSP 和通用處理能力
  • VLIW CPU 并行執(zhí)行 1 到 8 條指令
  • 完全受保護(hù)的管道
  • 8/16/32/64 位單周期內(nèi)存作，單周期最多兩個(gè) 64 位內(nèi)存讀取和一個(gè) 64 位內(nèi)存寫入
  • IEEE 32 位和 64 位浮點(diǎn)運(yùn)算
  • 32 位和 64 位三角運(yùn)算
  • 硬件中斷優(yōu)先級(jí)和嵌套
  • 11 周期實(shí)時(shí)中斷響應(yīng)
  • 具有內(nèi)存保護(hù)的原子作
  • 在硬件中管理多個(gè)安全島代碼執(zhí)行

記憶

• 4MB CPU 可映射閃存（受 ECC 保護(hù)），能夠支持具有 A/B 交換和 LFU 的無(wú)線固件 （FOTA）
• 256KB 純數(shù)據(jù)閃存（受 ECC 保護(hù)）
• 452KB RAM（受 ECC 保護(hù)）
• 用于 HSM 的專用 512KB 閃存和 36KB RAM 存儲(chǔ)器（受 ECC 保護(hù)）
• 內(nèi)置 ECC 邏輯，確保系統(tǒng)范圍的安全性

安全外圍設(shè)備

• CPU1 和 CPU2 splitlock 和 lockstep 支持
• 邏輯上電自檢 （LPOST）
• 內(nèi)存開(kāi)機(jī)自檢 （MPOST）
• 錯(cuò)誤和信令模塊 （ESM）
• 雙時(shí)鐘比較器 （DCC）
• 波形分析儀和診斷 （WADI）
• 使用 SSU 的上下文相關(guān)內(nèi)存和外設(shè)保護(hù)
• 安全互連 （SIC）
• 以符合功能安全為目標(biāo)
  • 專為功能安全應(yīng)用而開(kāi)發(fā)
  • 將提供文檔以幫助 ISO 26262 和 IEC 61508;系統(tǒng)設(shè)計(jì)將在生產(chǎn)發(fā)布時(shí)提供
  • 系統(tǒng)能力高達(dá) ASIL D 和 SIL 3
  • 硬件功能最高可達(dá) ASIL D 和 SIL 3
• 安全相關(guān)認(rèn)證
  • 計(jì)劃通過(guò) TüV SüD 的 ISO 26262 認(rèn)證，最高可達(dá) ASIL D 和 IEC 61508 SIL 3

安全

• 硬件安全模塊 （HSM）
  • 以 100MHz 的頻率獨(dú)立運(yùn)行基于 Arm Cortex-M4 的安全控制器子系統(tǒng)
  • 512KB 閃存（受 ECC 保護(hù)）
  • 36KB RAM（受 ECC 保護(hù)）
  • 安全的密鑰存儲(chǔ)
  • 安全 BOOT
  • 安全調(diào)試
  • 專用 8 通道實(shí)時(shí)直接內(nèi)存訪問(wèn) （RTDMA） 控制器
  • EVITA 全面支持
  • 帶 A/B 交換的 FOTA
  • 硬件加密加速器
    • 非對(duì)稱加密 - RSA、ECC、SM2
    • 對(duì)稱加密 - AES、SM4
    • 哈希作 - SHA2、HMAC、SM3
    • 真隨機(jī)數(shù)生成器
• 安全和安保單位 （SSU）
  • 先進(jìn)的實(shí)時(shí)安全保障
    • 每個(gè) CPU 64 個(gè)內(nèi)存訪問(wèn)保護(hù)范圍
    • 每個(gè) CPU 多達(dá) 15 個(gè)用戶 LINK 和 7 個(gè)堆棧指針，用于硬件代碼隔離
    • 開(kāi)機(jī)自檢 （POST） 功能
    • FOTA 和 LFU 支持，帶回滾控制

模擬子系統(tǒng)

• 5 個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC）
  • 兩個(gè) 16 位 ADC，每個(gè) 1.19MSPS
  • 3 個(gè) 12 位 ADC，每個(gè) 3.92MSPS
  • 多達(dá) 80 個(gè)單端或 16 個(gè)差分輸入
  • 40 個(gè)冗余輸入通道，靈活性高
  • 每個(gè) ADC 上具有單獨(dú)的采樣保持 （S/H） 功能，用于同步采樣
  • 轉(zhuǎn)換的硬件后處理
  • 硬件過(guò)采樣（高達(dá) 128 倍）和欠采樣模式，具有累積、平均和異常值抑制功能
  • 從 SOC 觸發(fā)到轉(zhuǎn)換開(kāi)始的可編程延遲
  • 自動(dòng)比較功能安全應(yīng)用的轉(zhuǎn)換結(jié)果
• 12 個(gè)窗口式比較器，帶 12 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC） 基準(zhǔn)
  • 內(nèi)部溫度傳感器和 ADC 基準(zhǔn)的連接選項(xiàng)
• 兩個(gè) 12 位緩沖 DAC 輸出

控制外設(shè)

• 36 個(gè)脈寬調(diào)制器 （PWM） 通道，均具有高分辨率功能 （HRPWM）
  • 最小死區(qū)邏輯 （MINDB）
  • 用于標(biāo)準(zhǔn)和高分辨率的非法組合邏輯 （ICL）
  • 二極管仿真 （DE） 支持
  • XCMP 上的多級(jí)陰影
• 6 個(gè)增強(qiáng)型捕獲 （eCAP） 模塊
  • 高分辨率捕獲 （HRCAP） 可在 6 個(gè) eCAP 模塊中的 2 個(gè)上使用
  • 兩個(gè)新的監(jiān)控單元，用于邊沿、脈沖寬度和周期，可與 ePWM 選通和跳閘事件耦合
  • 增加了 256 個(gè)多路復(fù)用捕獲輸入
  • 新的 ADC SOC 生成功能
• 6 個(gè)增強(qiáng)型正交編碼器脈沖 （eQEP） 模塊
• 16 個(gè) Σ-Δ 濾波器模塊 （SDFM） 輸入通道，每個(gè)通道 2 個(gè)獨(dú)立濾波器
• 嵌入式圖形發(fā)生器 （EPG）
• 可配置邏輯塊 （CLB）
  • 六張牌
  • 增強(qiáng)現(xiàn)有的外設(shè)功能
  • 支持位置管理器解決方案

通信外圍設(shè)備

• EtherCAT 從屬設(shè)備（或子設(shè)備）控制器 （ESC）
• 快速串行接口 （FSI），帶 4 個(gè)發(fā)射器和 4 個(gè)接收器
• 5 個(gè)高速（高達(dá) 50MHz）SPI 端口（引腳可引導(dǎo)）
• 6 個(gè)高速通用異步接收器/發(fā)射器 （UART）（引腳引導(dǎo)）
• 兩個(gè) I2C 接口（引腳可引導(dǎo)）
• 兩個(gè)本地互連網(wǎng)絡(luò) （LIN） （支持 SCI）
• 電源管理總線 （PMBus） 接口（支持 I2C）
• 6 個(gè)單邊半字節(jié)傳輸接口 （SENT）
• 具有靈活數(shù)據(jù)速率的 6 個(gè)控制器局域網(wǎng) （CAN FD/MCAN）（引腳可引導(dǎo)）

系統(tǒng) 外圍設(shè)備

• 支持 ASRAM 和 SDRAM 的外部存儲(chǔ)器接口 （EMIF）
• 兩個(gè)帶 MPU 的 10 通道實(shí)時(shí)直接內(nèi)存訪問(wèn) （RTDMA） 控制器
• 多達(dá) 190 個(gè)可用信號(hào)引腳
  • 136 個(gè)通用輸入/輸出 （GPIO） 引腳
  • 80 個(gè)模擬引腳（GPIO 中包含 26 個(gè) AGPIO）
• 外設(shè)中斷優(yōu)先級(jí)和擴(kuò)展 （PIPE）
• 低功耗模式 （LPM） 支持
• 嵌入式實(shí)時(shí)分析和診斷 （ERAD）

時(shí)鐘和系統(tǒng)控制

• 片上晶體振蕩器
• 窗口式看門狗定時(shí)器模塊
• 缺少時(shí)鐘檢測(cè)電路
• 1.2V 內(nèi)核，3.3V I/O 設(shè)計(jì)
  • 用于產(chǎn)生 1.2V 的內(nèi)部 VREG
  • 掉電復(fù)位 （BOR） 電路

套餐選項(xiàng)：

• 無(wú)鉛、綠色包裝
• 256 焊球新型細(xì)間距球柵陣列 （nFBGA） [ZEX 后綴]，13mm x 13mm/0.8mm 間距
• 176 引腳熱增強(qiáng)型薄型四方扁平封裝 （HTQFP） [后綴 PTS]，22mm x 22mm/0.4mm 間距
• 144 引腳 HTQFP [后綴 RFS]，18mm x 18mm/0.4mm 間距
• 100 引腳 HTQFP [后綴 PZS]，14mm x 14mm/0.4mm 間距

溫度

• 環(huán)境溫度 （TA）：–40°C 至 125°C

參數(shù)

方框圖

1. 產(chǎn)品概述

• ?系列?：F29H85x 和 F29P58x
• ?類型?：C2000? 實(shí)時(shí)微控制器（MCU）
• ?核心架構(gòu)?：C29x DSP 核心，高達(dá)200MHz，支持32位和64位浮點(diǎn)及定點(diǎn)信號(hào)處理
• ?應(yīng)用領(lǐng)域?：電力電子系統(tǒng)，包括高功率密度、高開(kāi)關(guān)頻率以及GaN和SiC技術(shù)支持的應(yīng)用

2. 主要特性

• ?多核處理?：最多三個(gè)C29x DSP核心，獨(dú)立運(yùn)行的Arm? Cortex?-M4安全控制器子系統(tǒng)（100MHz）
• ?安全功能?：硬件安全模塊（HSM）、安全啟動(dòng)（Secure Boot）、安全調(diào)試（Secure Debug）
• ?內(nèi)存保護(hù)?：每個(gè)CPU最多64個(gè)內(nèi)存訪問(wèn)保護(hù)范圍
• ?模擬子系統(tǒng)?：五個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），包括兩個(gè)16位和兩個(gè)12位ADC，以及兩個(gè)12位緩沖數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）
• ?通信接口?：CAN FD/MCAN、EtherCAT、LIN、UART、SPI、I2C、SENT等
• ?高性能外設(shè)?：增強(qiáng)型PWM（ePWM）、高分辨率PWM（HRPWM）、增強(qiáng)型正交編碼器脈沖（eQEP）等

3. 封裝與尺寸

• ?封裝類型?：包括nFBGA（256球）、HTQFP（176引腳、144引腳、100引腳）
• ?尺寸?：根據(jù)封裝類型不同，尺寸各異，如nFBGA封裝尺寸為13mm × 13mm

4. 引腳功能與配置

• ?多種GPIO引腳?：支持復(fù)用功能，包括模擬輸入、數(shù)字輸入輸出等
• ?專用引腳?：如EtherCAT PHY接口、PMBus接口、SENT接口等專用引腳
• ?電源與地引腳?：包括VDD、VDDIO、VREFHI、VREFLO、GND等

5. 電氣特性

• ?供電電壓?：核心電壓和I/O電壓范圍根據(jù)具體型號(hào)和應(yīng)用場(chǎng)景有所不同
• ?功耗?：提供了不同工作模式下的典型功耗數(shù)據(jù)，如空閑模式、待機(jī)模式等
• ?溫度范圍?：工業(yè)級(jí)和商業(yè)級(jí)溫度范圍可選

6. 安全與加密

• ? 硬件安全模塊（HSM） ?：包含Cortex?-M4 CPU、硬件加密加速器、安全郵箱等
• ?加密加速器?：支持AES、SM4等對(duì)稱加密算法，以及公鑰加密算法
• ?安全啟動(dòng)?：確保只有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的固件能夠運(yùn)行

7. 應(yīng)用與實(shí)施

• ?參考設(shè)計(jì)?：提供了多種應(yīng)用參考設(shè)計(jì)，包括電機(jī)控制、太陽(yáng)能逆變器、數(shù)字電源等
• ?開(kāi)發(fā)工具?：支持TI提供的多種開(kāi)發(fā)工具和軟件，如Code Composer Studio（CCS）、SysConfig工具等