TMS320F28P550SG C2000? 32 位 MCU技術手冊

TMS320F28P55x （F28P55x） 是 C2000? 實時微控制器系列的成員，該系列可擴展、超低延遲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、高開關頻率，并支持使用 GaN 和 SiC 技術。
*附件：TMS320F28P55x 實時微控制器數(shù)據(jù)表.pdf

這些應用包括：

• 電機驅動
• 電器
• 混合動力、電動和動力總成系統(tǒng)
• 太陽能和電動汽車充電
• 數(shù)字電源
• 車身電子和照明
• 測試和測量

實時控制子系統(tǒng)基于 TI 的 32 位 C28x DSP 內核，可為從片上閃存或 SRAM 運行的浮點或定點代碼提供 150MHz 的信號處理性能。浮點單元 （FPU）、三角數(shù)學單元 （TMU） 和 VCRC（循環(huán)冗余校驗）擴展指令集進一步增強了 C28x CPU，加快了對實時控制系統(tǒng)至關重要的常見算法。

CLA 允許從主 C28x CPU 中大量卸載常見任務。CLA 是一個獨立的 32 位浮點數(shù)學加速器，與 CPU 并行執(zhí)行。此外，CLA 具有自己的專用內存資源，可以直接訪問典型控制系統(tǒng)中所需的關鍵外設。支持 ANSI C 的子集是標準配置，硬件斷點和硬件任務切換等關鍵功能也是如此。

神經網絡處理單元 （NPU） 可以支持使用預先訓練的模型進行機器學習推理。NPU 能夠達到 600–1200MOPS（每秒兆次運算），并支持 ARC 故障檢測或電機故障檢測的模型，與僅基于軟件的實現(xiàn)相比，NPU 可提供高達 10 倍的 NN 推理周期改進。使用 TI 的 Edge AI Studio - Model Composer 或 Tiny ML Modelmaker 加載和訓練模型以獲得一組高級功能。C28x 的源代碼由這些工具生成，無需手動編碼。對于依賴自己的 AI 訓練框架的客戶，TI 的神經網絡編譯器可以幫助您移植 AI 模型，以便與許多基于 C28x 的 MCU 兼容。對于對參考解決方案感興趣的用戶，請請求訪問 TI 的電弧故障檢測項目或電機軸承故障檢測項目。

F28P55x 支持高達 1088KB 的閃存，分為四個 256KB 存儲體和一個 64KB 存儲體，支持對一個存儲體進行編程并在另一個存儲體中并行執(zhí)行。此外，還提供高達 133KB 的片上 SRAM 作為閃存的補充。

F28P55x 上的實時固件更新硬件增強功能允許從舊固件快速切換到新固件，從而在更新設備固件時最大限度地減少應用程序停機時間。

高性能模擬模塊集成在 F28P55x 實時微控制器 （MCU） 上，并與處理和 PWM 單元緊密耦合，以提供最佳的實時信號鏈性能。24 個 PWM 通道，均支持與頻率無關的分辨率模式，支持控制各種功率級，從三相逆變器到功率因數(shù)校正和高級多電平功率拓撲。

包含可配置邏輯塊 （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 實時 MCU 中。

通過各種行業(yè)標準通信端口（如 SPI、SCI、I2C、PMBus、LIN 和 CAN FD）支持接口，并提供多個引腳多路復用選項以實現(xiàn)最佳信號放置。

想要詳細了解使 C2000 實時 MCU 成為實時控制系統(tǒng)正確選擇的功能？查看使用 C2000? 實時微控制器進行開發(fā)的基本指南，并訪問 C2000? 實時控制 MCU 頁面。

C2000? 實時控制微控制器 （MCU） 入門指南涵蓋了使用 C2000 器件進行開發(fā)的所有方面，從硬件到支持資源。除了關鍵參考文檔外，每個部分都提供了相關鏈接和資源，以進一步擴展所涵蓋的信息。

• 實時處理：
  • 150MHz C28x 32 位 DSP CPU
  • 相當于基于 300MHz Arm Cortex-M7? 的器件，具有實時信號鏈性能（請參閱展示 C2000? 控制 MCU 優(yōu)化信號鏈的實時基準測試應用說明?
  • IEEE 754 單精度浮點單元 （FPU32）
  • 三角數(shù)學單元 （TMU）
    • 支持非線性比例積分微分 （NLPID） 控制
  • CRC 引擎和指令 （VCRC）
• 可編程控制律加速器 （CLA）
  • 150兆赫
  • 相當于基于 Arm Cortex-M7 的 200MHz? 器件，具有實時信號鏈性能（請參閱展示 C2000? 控制 MCU 優(yōu)化信號鏈的實時基準測試應用說明?
  • IEEE 754 單精度浮點指令
  • 獨立于主 CPU 執(zhí)行代碼
• 片上存儲器
  • 1088KB 閃存（受 ECC 保護），跨 5 個獨立存儲區(qū)
    • 4 個 256KB 存儲體
    • 一個 64KB 存儲區(qū)，非常適合 LFU/Bootloaders/數(shù)據(jù)
  • 8KB OTP（一次性可編程閃存）
  • 133KB RAM（ECC/奇偶校驗保護）
• 安全
  • 安全啟動
  • JTAG 鎖定
  • 高級加密標準 （AES） 加速器
  • 唯一標識 （UID） 號
• 時鐘和系統(tǒng)控制
  • 兩個內部 10MHz 振蕩器
  • 晶體振蕩器或外部時鐘輸入
  • 窗口式看門狗定時器模塊
  • 缺少時鐘檢測電路
  • 雙時鐘比較器 （DCC）
• 3.3V I/O 設計
  • 內部 VREG 生成允許單電源設計
  • 掉電復位 （BOR） 電路
  • 4 個 GPIO 上的 5V 故障安全和容錯能力，支持 PMBUS/I2C
  • 4 個 GPIO 上的 1.35V VIH 配置
• 系統(tǒng)外圍設備
  • 6 通道直接內存訪問 （DMA） 控制器
  • 91 個可單獨編程的多路復用通用輸入/輸出 （GPIO） 引腳（22 個與模擬共享）
  • 模擬引腳上的 17 個數(shù)字輸入
  • 增強型外設中斷擴展 （ePIE）
  • 多種低功耗模式 （LPM） 支持
• 通信外圍設備
  • 一個電源管理總線 （PMBus） 接口
    • 支持 Fast Plus 模式 - 1MHz SCL
    • 選定引腳支持 5V/3.3V/1.35V VIH
  • 兩個內部集成電路 （I2C） 接口
  • 具有靈活數(shù)據(jù)速率 （CAN FD/MCAN） 總線端口的雙控制器局域網
    • 每個 MCAN 模塊 4KB 消息 RAM，獨立于系統(tǒng)內存
    • 如果未使用 MCAN，則能夠將 RAM 重新用于 CPU 數(shù)據(jù)變量
  • 1 個通用串行總線 （USB 2.0 MAC + PHY）
  • 兩個串行外設接口 （SPI） 端口
  • 三個 UART 兼容串行通信接口 （SCI）
  • 一個兼容 UART 的本地互連網絡 （LIN） 接口
  • 快速串行接口 （FSI），帶 1 個發(fā)射器和 1 個接收器（高達 200Mbps）
• 模擬系統(tǒng)
  • 5 個 3.9MSPS、12 位模數(shù)轉換器 （ADC）
    • 多達 39 個外部通道（包括 1 個 gpdac 輸出）
    • 每個 ADC 四個集成后處理模塊 （PPB）
  • 四個窗口式比較器 （CMPSS），帶 12 位參考數(shù)模轉換器 （DAC）
    • 數(shù)字毛刺濾波器
    • CMPSS1 上的低 DAC 輸出到引腳能力
  • 1 個 12 位緩沖 DAC 輸出
  • 三個可編程增益放大器 （PGA）
    • Unity 獲得支持
    • 反相和非反相增益模式支持
    • 可編程輸出濾波
• 增強的控制外設
  • 24 個 ePWM 通道，其中 12 個通道具有高分辨率能力（150ps 分辨率）
    • 集成死區(qū)支持
    • 集成硬件跳閘區(qū) （TZ）
  • 兩個增強型捕獲 （eCAP） 模塊
  • 三個增強型正交編碼器脈沖 （eQEP） 模塊，支持 CW/CCW作模式
  • 嵌入式圖形發(fā)生器 （EPG）
• 可配置邏輯塊 （CLB）
  • 2 張
  • 增強現(xiàn)有的外設功能
  • 支持位置管理器解決方案
• 神經網絡處理單元 （NPU）
  • 針對深度卷積神經網絡 （CNN） 進行了高度優(yōu)化
  • 可變權重和數(shù)據(jù)長度
    • 8 位和 4 位權重
    • 8 位和 4 位數(shù)據(jù)
  • 600MOPS（每秒兆次作），在 75MHz 上，8bWx8bD
  • 1200MOPS，75MHz，4bWx8bD
  • 與 SW 技術相比，NN 推理性能提高了 10 倍
  • 無需直接編碼，TI AI 工具可生成固件庫
  • 專注于實時控制的邊緣 AI 模型
    • ARC 故障示例
    • 電機故障示例
• 實時固件更新 （LFU）
• 診斷特征
  • 內存開機自檢 （MPOST）
• 以符合功能安全為目標
  • 專為功能安全應用而開發(fā)
  • 提供有助于 ISO 26262 和 IEC 61508 系統(tǒng)設計的文檔
  • 系統(tǒng)能力高達 ASIL D 和 SIL 3
  • 硬件完整性高達 ASIL B 目標
• 安全相關認證
  • 計劃通過 TüV SüD 的 ISO 26262 認證，最高可達 ASIL B
• 套餐選項：
  • 128 引腳薄型四方扁平封裝 （TQFP）[后綴為 PDT]
  • 100 引腳扁平四方扁平封裝 （LQFP）[PZ 后綴]
  • 80 引腳 TQFP [PNA 后綴]
  • 64 引腳 LQFP [后綴 PM]
  • 56 引腳超薄四方扁平封裝無引腳 （VQFN） [后綴 RSH]
• 溫度選項：
  • 結點 （TJ）：–40°C 至 150°C

參數(shù)

方框圖

1. 產品概述

• ?系列?：C2000? 實時微控制器家族
• ?主要特性?：
  • ?高性能CPU?：150MHz C28x 32位DSP CPU，相當于300MHz Arm? Cortex?-M7在實時信號鏈性能上。
  • ?浮點單元?：IEEE 754單精度浮點單元（FPU32）和CRC引擎及指令（VCRC）。
  • ? 可編程控制律加速器（CLA） ?：150MHz，相當于200MHz Arm? Cortex?-M7在實時信號鏈性能上。
  • ?模擬外設?：24路增強型PWM通道（其中12路具有高分辨率能力），3路增強型捕獲模塊（eCAP），3路增強型正交編碼器脈沖模塊（eQEP）。
  • ? 神經網絡處理單元（NPU） ?：針對深度卷積神經網絡（CNN）高度優(yōu)化，支持8位和4位權重及數(shù)據(jù)長度，高達1200MOPS（Mega Operations Per Second）的處理能力。
  • ?安全功能?：符合功能安全要求，提供ISO 26262文檔支持。

2. 應用領域

• ?電力電子?：高效率應用，包括高功率密度、高開關頻率以及GaN和SiC技術。
• ?測試與測量?
• ?電機控制?
• ?數(shù)字電源?
• ?電動汽車和交通?：包括電動汽車充電基礎設施。

3. 功能模塊

• ?核心處理器?：C28x DSP核心，支持浮點運算和定點運算。
• ?控制外設?：包括ePWM、eCAP、eQEP等，適用于電機控制和其他實時控制應用。
• ?通信接口?：SCI、I2C、SPI、CAN FD、LIN、USB等，支持多種通信協(xié)議。
• ?模擬外設?：12位ADC、溫度傳感器、比較器子系統(tǒng)（CMPSS）、可編程增益放大器（PGA）等。
• ?安全特性?：包括安全啟動、JTAG鎖、錯誤檢測與分析（ERAD）等。

4. 技術規(guī)格

• ?供電電壓?：多種供電域，包括核心電壓（VDD）、IO電壓（VDDIO）等。
• ?工作溫度范圍?：-40°C至125°C。
• ?引腳數(shù)量?：提供不同引腳數(shù)量的封裝選項，如80引腳、100引腳、128引腳等。
• ?內存?：包括Flash、SRAM、ROM等多種內存類型，支持不同大小的內存配置。

5. 電氣特性

• ?IO電平?：支持LVCMOS、SDIO、USB等多種IO電平標準。
• ?最大電流?：詳細列出了不同條件下的最大電流規(guī)格。
• ?熱特性?：提供了多種封裝類型下的熱阻特性。

6. 時序與切換特性

• ?復位時序?：詳細描述了復位相關的時序要求。
• ?時鐘時序?：提供了時鐘信號的時序要求和切換特性。
• ?ADC時序?：包括ADC轉換時序、溫度傳感器時序等。
• ?通信接口時序?：針對不同通信接口（如SCI、I2C、SPI等）提供了詳細的時序要求和切換特性。

7. 開發(fā)與支持

• ?開發(fā)工具?：提供Code Composer Studio? 集成開發(fā)環(huán)境、SysConfig-PinMux工具等。
• ?文檔支持?：包括用戶指南、技術參考手冊、應用筆記等。
• ?社區(qū)支持?：提供TI E2E支持論壇等社區(qū)資源。

8. 封裝與尺寸

• 提供了詳細的封裝信息和尺寸規(guī)格，包括封裝類型、尺寸、引腳布局等。