TMS320F28P659DK-Q1 C2000™ 32 位 MCU、2 个 C28x+CLA CPU、锁

TMS320F28P65x （F28P65x） 是 C2000™ 实时微控制器系列的一员，该系列可扩展、超低延迟器件专为提高电力电子器件的效率而设计，包括但不限于：高功率密度、高开关频率，并支持使用 IGBT、GaN 和 SiC 技术。
*附件：tms320f28p659dk-q1.pdf

这些应用包括：

• 工业电机驱动器
• 电机控制
  • 牵引逆变器电机控制
  • HVAC 电机控制
  • 移动机器人电机控制
• 太阳能逆变器
  • 集中式逆变器
  • 微型逆变器
  • 组串式逆变器
• 数字电源
• HEV/EV 动力总成
• 电动汽车充电基础设施
• 储能系统
• 工业和协作机器人
• 工业机械和机床
• 工业移动机器人

实时控制子系统基于 TI 的 32 位 C28x DSP 内核，该内核在每个内核中提供 200MIPS 的信号处理性能，适用于从片上闪存或 SRAM 运行的浮点或定点代码。这相当于基于 Cortex-M7® 的设备上的 400MHz 处理能力（C28x DSP 内核提供的性能是 Cortex-M7® 内核的两倍）。三角数学单元 （TMU） 和 VCRC（循环冗余校验）扩展指令集进一步增强了 C28x CPU，加快了对实时控制系统至关重要的常见算法。扩展指令集支持 IEEE 双精度 64 位浮点数学运算。最后，控制律加速器 （CLA） 使每个内核的独立处理能力额外增加 200MIPS。这相当于基于 Cortex-M7® 的设备上的 280MHz 处理能力（CLA CPU 的性能比 Cortex-M7® 内核高 40%）。

在辅助 C28x CPU 中添加了锁步双 CPU 比较器选项，以及 ePIE 和 DMA，用于检测永久和瞬态故障。为了实现从现有固件到新固件的快速上下文切换，F28P65x 中添加了实时固件更新 （LFU） 的硬件增强功能。

高性能模拟模块与处理和控制单元紧密集成，以提供最佳的实时信号链性能。模数转换器 （ADC） 已得到增强，具有多达 40 个模拟通道，其中 22 个具有通用输入/输出 （GPIO） 功能。通过硬件改进，大大简化了过采样的实现。对于安全关键型 ADC 转换，增加了一个硬件冗余检查器，能够比较来自多个 ADC 模块的 ADC 转换结果，以实现一致性，而无需额外的 CPU 周期。36 个频率独立型 PWM 均具有高分辨率功能，可控制多个功率级，从三相逆变器到高级多电平电源拓扑。PWM 通过最小死区逻辑 （MINDL） 和非法组合逻辑 （ICL） 功能进行了增强。

包含可配置逻辑块 （CLB） 允许用户添加自定义逻辑，并可能将类似 FPGA 的功能集成到 C2000 实时 MCU 中。

此设备上提供 EtherCAT 子设备控制器和其他行业标准协议，如 CAN FD 和 USB 2.0。快速串行接口 （FSI） 可在隔离边界上实现高达 200Mbps 的稳健通信。

作为高度互联的设备，F28P65x 还提供了各种安全使能器，帮助设计人员实施其网络安全策略并支持硬件加密、安全 JTAG 和安全启动等功能。

从安全角度来看，F28P65x 支持众多安全使能器。有关更多详细信息，请参阅 C2000™ 实时微控制器的工业功能安全和C2000™ 实时微控制器的汽车功能安全。

特性

实时处理

• 包含多达三个 CPU：两个 32 位 C28x DSP CPU 和一个 CLA CPU，均以 200MHz 运行频率
• 基于实时信号链性能，提供相当于基于 Arm Cortex-M7 的 1000MHz 器件的总处理能力（请参阅展示 C2000™ 控制 MCU 优化信号链的实时基准测试应用说明)
• C28x DSP 架构
  • IEEE 754 双精度（64 位）浮点单元 （FPU）
  • 三角数学单元 （TMU）
  • 快速整数除法 （FINTDIV）
  • CRC 引擎和指令 （VCRC）
• 控制律加速器 （CLA） CPU
  • IEEE 754 单精度浮点
  • 独立于 C28x CPU 执行代码

记忆

• 1.28MB CPU 可映射闪存（ECC 保护），带 5 个闪存库
• 248KB RAM（增强型奇偶校验保护）
• 具有 ASRAM、SDRAM 支持或 ASIC/FPGA 的外部存储器接口 （EMIF）

模拟子系统

• 三个模数转换器 （ADC）
  • 16 位模式，每个 1.19MSPS
  • 12 位模式，每个 3.92MSPS
  • 多达 40 个单端或 19 个差分输入
  • 每个 ADC 上都有单独的采样保持 （S/H），可实现同步测量
  • 转换的硬件后处理
  • 硬件过采样（高达 128 倍）和欠采样模式，具有累积、平均和异常值抑制功能
  • 24 个冗余输入通道，灵活性高
  • 自动比较功能安全应用的转换结果
• 11 个窗口式比较器，带 12 位数模转换器 （DAC） 基准
  • 具有斜率补偿的 DAC – 支持峰值电流和谷值电流模式控制
  • 内部温度传感器和 ADC 基准的连接选项
• 两个 12 位缓冲 DAC 输出

控制外设

• 36 个脉宽调制器 （PWM） 通道，均具有 150ps 高分辨率能力 （HRPWM）
  • 最小死区带逻辑 （MINDB）、非法组合逻辑 （ICL） 和其他特殊功能（即二极管仿真 [DE]）支持
  • 启用矩阵转换器、多电平转换器和谐振转换器支持，无需额外的外部逻辑
• 7 个增强型捕获 （eCAP） 模块
  • 高分辨率捕获 （HRCAP） 可在 7 个 eCAP 模块中的 2 个上使用
  • 两个新的监控单元，用于边沿、脉冲宽度和周期，可与 ePWM 选通和跳闸事件耦合
  • 增加了 256 个输入，提供了更多捕获选项
  • 新的 ADC SOC 生成功能
  • eCAP 也可用于额外的 PWM
  • 6 个增强型正交编码器脉冲 （eQEP） 模块
  • 16 个 Σ-Δ 滤波器模块 （SDFM） 输入通道，每个通道 2 个独立滤波器
  • 嵌入式图形发生器 （EPG）
• 可配置逻辑块
  • 六个逻辑块，用于增强现有外设功能或定义自定义逻辑以减少或移除外部 CPLD/FPGA
  • 支持编码器接口，无需 FPGA
  • 支持定制 PWM 生成以实现功率转换

通信外围设备

• EtherCAT 从属设备（或子设备）控制器 （ESC）
• USB 2.0 (MAC + PHY)
• 快速串行接口 （FSI） 支持高达 200Mbps 的隔离数据交换
• 4 个高速（高达 50MHz）SPI 端口
• 两个串行通信接口 （SCI） （支持 UART）
• 两个高速 （25Mbps） 通用异步接收器/发射器 （UART）
• 两个 I2C 接口 （400Kbps）
• 通过 SPI/SCI/I2C 的外部启动选项
• 两个兼容 UART 的本地互连网络 （LIN） 模块（支持 SCI）
• 电源管理总线 （PMBus） 接口（支持 I2C）
• 一个控制器局域网 （CAN/DCAN）
• 两个具有灵活数据速率的 CAN FD/MCAN 控制器局域网

系统外设

• 两个 6 通道直接内存访问 （DMA） 控制器
• 185 个独立可编程多路复用通用输入/输出 （GPIO） 引脚
• 扩展外设中断控制器 （ePIE）
• 低功耗模式 （LPM） 支持
• 嵌入式实时分析和诊断 （ERAD）
• 背景 CRC （BGCRC）

安全外围设备

• 高级加密标准（AES-128、192、256）加速器
• 安全
  • JTAGLOCK 锁
  • 零引脚启动
  • 双区安全
• 唯一标识 （UID） 号

安全外围设备

• 通过倒数比较更容易实现
• C28x CPU 2 上的锁步
• 内存开机自检 （MPOST）
• 硬件内置自检 （HWBIST）
• 符合功能安全标准
  • 专为功能安全应用而开发
  • 提供有助于 ISO 26262 和 IEC 61508 系统设计的文档
  • 系统能力高达 ASIL D 和 SIL 3
  • 硬件完整性高达 ASIL B 和 SIL 2
• 安全相关认证
  • TÜV SÜD 的 ISO 26262 认证，最高可达 ASIL B
  • TÜV SÜD 的 IEC 61508 认证高达 SIL 2

时钟和系统控制

• 两个内部 10MHz 振荡器
• 片上晶体振荡器
• 2*APLL、BOR、冗余中断向量 RAM
• 窗口式看门狗定时器模块
• 缺少时钟检测电路
• 双时钟比较器 （DCC）
• 实时固件更新 （LFU）
  • 从旧固件到新固件的快速上下文切换，有或没有重启
• 1.2V 内核，3.3V I/O 设计
  • 用于产生 1.2V 的内部 VREG
  • 掉电复位 （BOR） 电路

套餐选项：

• 无铅、绿色包装
• 256 焊球新型细间距球栅阵列 （nFBGA） [ZEJ 后缀]，13mm × 13mm/0.8mm 间距
• 176 引脚 PowerPAD™ 散热增强型扁平扁平封装 （HLQFP） [PTP 后缀]，26mm × 26mm/0.5mm 间距
• 169 焊球新型细间距球栅阵列 （nFBGA） [RNR 后缀]，9mm × 9mm/0.65mm 间距
• 100 引脚 PowerPAD™ 散热增强型薄型四方扁平封装 （HTQFP） [后缀 PZP]，16mm × 16mm/0.5mm 间距

温度

• 环境温度 （TA）：–40°C 至 125°C（符合工业和汽车标准）

参数

方框图

1. 主要特性

• ‌高性能CPU‌：包含两个32位C28x DSP CPU和一个CLA CPU，均运行于200MHz，提供高达1000MHz Arm® Cortex®-M7等效的实时信号处理性能。
• ‌功能安全‌：支持ISO 26262和IEC 61508系统设计，具有ASIL D和SIL 3的系统能力，硬件完整性达到ASIL B和SIL 2。
• ‌多窗口比较器与DAC‌：具备11个窗口比较器和两个带缓冲的12位DAC输出，支持峰值电流和谷值电流模式控制。
• ‌丰富的外设‌：包括ADC、ePWM、eQEP、CAN、SCI、SPI、I2C、USB等，满足多种应用需求。

2. 应用领域

• ‌工业控制‌：适用于电机控制、电源转换、工业自动化等领域。
• ‌汽车电子‌：可用于先进驾驶辅助系统(ADAS)、电动汽车控制等。
• ‌功能安全应用‌：支持ISO 26262和IEC 61508认证，适用于需要高安全性的系统。

3. 功能框图

• ‌CPU系统‌：包括两个C28x CPU、一个CLA CPU、内存、定时器等。
• ‌外设‌：ADC、ePWM、eQEP、CMPSS、DAC、GPIO、CAN、SCI、SPI、I2C、USB等模块。
• ‌连接性‌：EMIF、XBAR、Boot ROM、Secure ROM等模块提供与外部存储器和引导加载的支持。

4. 内存架构

• ‌C28x内存映射‌：包括程序内存、数据内存、外设寄存器等。
• ‌CLA内存映射‌：包括程序内存和数据内存，与C28x CPU独立。
• ‌Boot ROM和Secure ROM‌：提供设备启动和安全存储功能。

5. 电源管理

• ‌多电源域‌：包括MAIN域、MCU域等，支持独立的电源管理。
• ‌低功耗模式‌：支持HALT、IDLE和STANDBY等低功耗模式，降低系统功耗。

6. 安全特性

• ‌硬件冗余‌：通过锁步CPU架构实现硬件冗余，提高系统可靠性。
• ‌安全模块‌：包括错误信号模块(ESM)、错误定位模块(ELM)等，用于监测和处理系统错误。

7. 开发工具与支持

• ‌软件工具‌：提供C/C++编译器、调试器、TI-RTOS等开发工具。
• ‌硬件工具‌：包括评估板、仿真器等，简化开发和调试过程。
• ‌文档支持‌：提供用户指南、技术参考手册、应用笔记等文档支持。

8. 封装与尺寸

• ‌封装类型‌：提供多种封装选项，如ZEJ、PTP、NMR、PZP等。
• ‌尺寸‌：具体尺寸因封装类型而异，详细尺寸信息请参考数据手册。

TMS320F28P659DK-Q1是一款高性能的实时控制微控制器，集成了两个C28x DSP CPU和一个CLA CPU，提供强大的实时信号处理能力。同时，该设备还支持功能安全应用，具有丰富的外设接口和灵活的电源管理选项，适用于工业控制、汽车电子等领域。