TMS320F28P550SG C2000? 32 位 MCU技術(shù)手冊(cè)

TMS320F28P55x （F28P55x） 是 C2000? 實(shí)時(shí)微控制器系列的成員，該系列可擴(kuò)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(kāi)關(guān)頻率，并支持使用 GaN 和 SiC 技術(shù)。
*附件：TMS320F28P55x 實(shí)時(shí)微控制器數(shù)據(jù)表.pdf

這些應(yīng)用包括：

• 電機(jī)驅(qū)動(dòng)
• 電器
• 混合動(dòng)力、電動(dòng)和動(dòng)力總成系統(tǒng)
• 太陽(yáng)能和電動(dòng)汽車(chē)充電
• 數(shù)字電源
• 車(chē)身電子和照明
• 測(cè)試和測(cè)量

實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)基于 TI 的 32 位 C28x DSP 內(nèi)核，可為從片上閃存或 SRAM 運(yùn)行的浮點(diǎn)或定點(diǎn)代碼提供 150MHz 的信號(hào)處理性能。浮點(diǎn)單元 （FPU）、三角數(shù)學(xué)單元 （TMU） 和 VCRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）擴(kuò)展指令集進(jìn)一步增強(qiáng)了 C28x CPU，加快了對(duì)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)至關(guān)重要的常見(jiàn)算法。

CLA 允許從主 C28x CPU 中大量卸載常見(jiàn)任務(wù)。CLA 是一個(gè)獨(dú)立的 32 位浮點(diǎn)數(shù)學(xué)加速器，與 CPU 并行執(zhí)行。此外，CLA 具有自己的專(zhuān)用內(nèi)存資源，可以直接訪問(wèn)典型控制系統(tǒng)中所需的關(guān)鍵外設(shè)。支持 ANSI C 的子集是標(biāo)準(zhǔn)配置，硬件斷點(diǎn)和硬件任務(wù)切換等關(guān)鍵功能也是如此。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元 （NPU） 可以支持使用預(yù)先訓(xùn)練的模型進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)推理。NPU 能夠達(dá)到 600–1200MOPS（每秒兆次運(yùn)算），并支持 ARC 故障檢測(cè)或電機(jī)故障檢測(cè)的模型，與僅基于軟件的實(shí)現(xiàn)相比，NPU 可提供高達(dá) 10 倍的 NN 推理周期改進(jìn)。使用 TI 的 Edge AI Studio - Model Composer 或 Tiny ML Modelmaker 加載和訓(xùn)練模型以獲得一組高級(jí)功能。C28x 的源代碼由這些工具生成，無(wú)需手動(dòng)編碼。對(duì)于依賴(lài)自己的 AI 訓(xùn)練框架的客戶(hù)，TI 的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(duì)于對(duì)參考解決方案感興趣的用戶(hù)，請(qǐng)請(qǐng)求訪問(wèn) TI 的電弧故障檢測(cè)項(xiàng)目或電機(jī)軸承故障檢測(cè)項(xiàng)目。

F28P55x 支持高達(dá) 1088KB 的閃存，分為四個(gè) 256KB 存儲(chǔ)體和一個(gè) 64KB 存儲(chǔ)體，支持對(duì)一個(gè)存儲(chǔ)體進(jìn)行編程并在另一個(gè)存儲(chǔ)體中并行執(zhí)行。此外，還提供高達(dá) 133KB 的片上 SRAM 作為閃存的補(bǔ)充。

F28P55x 上的實(shí)時(shí)固件更新硬件增強(qiáng)功能允許從舊固件快速切換到新固件，從而在更新設(shè)備固件時(shí)最大限度地減少應(yīng)用程序停機(jī)時(shí)間。

高性能模擬模塊集成在 F28P55x 實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)信號(hào)鏈性能。24 個(gè) PWM 通道，均支持與頻率無(wú)關(guān)的分辨率模式，支持控制各種功率級(jí)，從三相逆變器到功率因數(shù)校正和高級(jí)多電平功率拓?fù)洹?/p>

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

通過(guò)各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通信端口（如 SPI、SCI、I2C、PMBus、LIN 和 CAN FD）支持接口，并提供多個(gè)引腳多路復(fù)用選項(xiàng)以實(shí)現(xiàn)最佳信號(hào)放置。

想要詳細(xì)了解使 C2000 實(shí)時(shí) MCU 成為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)正確選擇的功能？查看使用 C2000? 實(shí)時(shí)微控制器進(jìn)行開(kāi)發(fā)的基本指南，并訪問(wèn) C2000? 實(shí)時(shí)控制 MCU 頁(yè)面。

C2000? 實(shí)時(shí)控制微控制器 （MCU） 入門(mén)指南涵蓋了使用 C2000 器件進(jìn)行開(kāi)發(fā)的所有方面，從硬件到支持資源。除了關(guān)鍵參考文檔外，每個(gè)部分都提供了相關(guān)鏈接和資源，以進(jìn)一步擴(kuò)展所涵蓋的信息。

• 實(shí)時(shí)處理：
  • 150MHz C28x 32 位 DSP CPU
  • 相當(dāng)于基于 300MHz Arm Cortex-M7? 的器件，具有實(shí)時(shí)信號(hào)鏈性能（請(qǐng)參閱展示 C2000? 控制 MCU 優(yōu)化信號(hào)鏈的實(shí)時(shí)基準(zhǔn)測(cè)試應(yīng)用說(shuō)明?
  • IEEE 754 單精度浮點(diǎn)單元 （FPU32）
  • 三角數(shù)學(xué)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(dāng)于基于 Arm Cortex-M7 的 200MHz? 器件，具有實(shí)時(shí)信號(hào)鏈性能（請(qǐng)參閱展示 C2000? 控制 MCU 優(yōu)化信號(hào)鏈的實(shí)時(shí)基準(zhǔn)測(cè)試應(yīng)用說(shuō)明?
  • IEEE 754 單精度浮點(diǎn)指令
  • 獨(dú)立于主 CPU 執(zhí)行代碼
• 片上存儲(chǔ)器
  • 1088KB 閃存（受 ECC 保護(hù)），跨 5 個(gè)獨(dú)立存儲(chǔ)區(qū)
    • 4 個(gè) 256KB 存儲(chǔ)體
    • 一個(gè) 64KB 存儲(chǔ)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(yàn)保護(hù)）
• 安全
  • 安全啟動(dòng)
  • JTAG 鎖定
  • 高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn) （AES） 加速器
  • 唯一標(biāo)識(shí) （UID） 號(hào)
• 時(shí)鐘和系統(tǒng)控制
  • 兩個(gè)內(nèi)部 10MHz 振蕩器
  • 晶體振蕩器或外部時(shí)鐘輸入
  • 窗口式看門(mén)狗定時(shí)器模塊
  • 缺少時(shí)鐘檢測(cè)電路
  • 雙時(shí)鐘比較器 （DCC）
• 3.3V I/O 設(shè)計(jì)
  • 內(nèi)部 VREG 生成允許單電源設(shè)計(jì)
  • 掉電復(fù)位 （BOR） 電路
  • 4 個(gè) GPIO 上的 5V 故障安全和容錯(cuò)能力，支持 PMBUS/I2C
  • 4 個(gè) GPIO 上的 1.35V VIH 配置
• 系統(tǒng)外圍設(shè)備
  • 6 通道直接內(nèi)存訪問(wèn) （DMA） 控制器
  • 91 個(gè)可單獨(dú)編程的多路復(fù)用通用輸入/輸出 （GPIO） 引腳（22 個(gè)與模擬共享）
  • 模擬引腳上的 17 個(gè)數(shù)字輸入
  • 增強(qiáng)型外設(shè)中斷擴(kuò)展 （ePIE）
  • 多種低功耗模式 （LPM） 支持
• 通信外圍設(shè)備
  • 一個(gè)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(gè)內(nèi)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(wǎng)
    • 每個(gè) MCAN 模塊 4KB 消息 RAM，獨(dú)立于系統(tǒng)內(nèi)存
    • 如果未使用 MCAN，則能夠?qū)?RAM 重新用于 CPU 數(shù)據(jù)變量
  • 1 個(gè)通用串行總線 （USB 2.0 MAC + PHY）
  • 兩個(gè)串行外設(shè)接口 （SPI） 端口
  • 三個(gè) UART 兼容串行通信接口 （SCI）
  • 一個(gè)兼容 UART 的本地互連網(wǎng)絡(luò) （LIN） 接口
  • 快速串行接口 （FSI），帶 1 個(gè)發(fā)射器和 1 個(gè)接收器（高達(dá) 200Mbps）
• 模擬系統(tǒng)
  • 5 個(gè) 3.9MSPS、12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC）
    • 多達(dá) 39 個(gè)外部通道（包括 1 個(gè) gpdac 輸出）
    • 每個(gè) ADC 四個(gè)集成后處理模塊 （PPB）
  • 四個(gè)窗口式比較器 （CMPSS），帶 12 位參考數(shù)模轉(zhuǎn)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(gè) 12 位緩沖 DAC 輸出
  • 三個(gè)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(qiáng)的控制外設(shè)
  • 24 個(gè) ePWM 通道，其中 12 個(gè)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(gè)增強(qiáng)型捕獲 （eCAP） 模塊
  • 三個(gè)增強(qiáng)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(qiáng)現(xiàn)有的外設(shè)功能
  • 支持位置管理器解決方案
• 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元 （NPU）
  • 針對(duì)深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) （CNN） 進(jìn)行了高度優(yōu)化
  • 可變權(quán)重和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
    • 8 位和 4 位權(quán)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(shù)相比，NN 推理性能提高了 10 倍
  • 無(wú)需直接編碼，TI AI 工具可生成固件庫(kù)
  • 專(zhuān)注于實(shí)時(shí)控制的邊緣 AI 模型
    • ARC 故障示例
    • 電機(jī)故障示例
• 實(shí)時(shí)固件更新 （LFU）
• 診斷特征
  • 內(nèi)存開(kāi)機(jī)自檢 （MPOST）
• 以符合功能安全為目標(biāo)
  • 專(zhuān)為功能安全應(yīng)用而開(kāi)發(fā)
  • 提供有助于 ISO 26262 和 IEC 61508 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文檔
  • 系統(tǒng)能力高達(dá) ASIL D 和 SIL 3
  • 硬件完整性高達(dá) ASIL B 目標(biāo)
• 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 B
• 套餐選項(xiàng)：
  • 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(wú)引腳 （VQFN） [后綴 RSH]
• 溫度選項(xiàng)：
  • 結(jié)點(diǎn) （TJ）：–40°C 至 150°C

參數(shù)

方框圖

1. 產(chǎn)品概述

• ?系列?：C2000? 實(shí)時(shí)微控制器家族
• ?主要特性?：
  • ?高性能CPU?：150MHz C28x 32位DSP CPU，相當(dāng)于300MHz Arm? Cortex?-M7在實(shí)時(shí)信號(hào)鏈性能上。
  • ?浮點(diǎn)單元?：IEEE 754單精度浮點(diǎn)單元（FPU32）和CRC引擎及指令（VCRC）。
  • ? 可編程控制律加速器（CLA） ?：150MHz，相當(dāng)于200MHz Arm? Cortex?-M7在實(shí)時(shí)信號(hào)鏈性能上。
  • ?模擬外設(shè)?：24路增強(qiáng)型PWM通道（其中12路具有高分辨率能力），3路增強(qiáng)型捕獲模塊（eCAP），3路增強(qiáng)型正交編碼器脈沖模塊（eQEP）。
  • ? 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元（NPU） ?：針對(duì)深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）高度優(yōu)化，支持8位和4位權(quán)重及數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，高達(dá)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(yīng)用領(lǐng)域

• ?電力電子?：高效率應(yīng)用，包括高功率密度、高開(kāi)關(guān)頻率以及GaN和SiC技術(shù)。
• ?測(cè)試與測(cè)量?
• ?電機(jī)控制?
• ?數(shù)字電源?
• ?電動(dòng)汽車(chē)和交通?：包括電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施。

3. 功能模塊

• ?核心處理器?：C28x DSP核心，支持浮點(diǎn)運(yùn)算和定點(diǎn)運(yùn)算。
• ?控制外設(shè)?：包括ePWM、eCAP、eQEP等，適用于電機(jī)控制和其他實(shí)時(shí)控制應(yīng)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(shè)?：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(dòng)、JTAG鎖、錯(cuò)誤檢測(cè)與分析（ERAD）等。

4. 技術(shù)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(xiàng)，如80引腳、100引腳、128引腳等。
• ?內(nèi)存?：包括Flash、SRAM、ROM等多種內(nèi)存類(lèi)型，支持不同大小的內(nèi)存配置。

5. 電氣特性

• ?IO電平?：支持LVCMOS、SDIO、USB等多種IO電平標(biāo)準(zhǔn)。
• ?最大電流?：詳細(xì)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(lèi)型下的熱阻特性。

6. 時(shí)序與切換特性

• ?復(fù)位時(shí)序?：詳細(xì)描述了復(fù)位相關(guān)的時(shí)序要求。
• ?時(shí)鐘時(shí)序?：提供了時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)序要求和切換特性。
• ?ADC時(shí)序?：包括ADC轉(zhuǎn)換時(shí)序、溫度傳感器時(shí)序等。
• ?通信接口時(shí)序?：針對(duì)不同通信接口（如SCI、I2C、SPI等）提供了詳細(xì)的時(shí)序要求和切換特性。

7. 開(kāi)發(fā)與支持

• ?開(kāi)發(fā)工具?：提供Code Composer Studio? 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、SysConfig-PinMux工具等。
• ?文檔支持?：包括用戶(hù)指南、技術(shù)參考手冊(cè)、應(yīng)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(xì)的封裝信息和尺寸規(guī)格，包括封裝類(lèi)型、尺寸、引腳布局等。