F28M36x Concerto? 微控制器：多核心系統(tǒng)的工業(yè)控制利器

一、引言

在工業(yè)控制和自動(dòng)化領(lǐng)域，對(duì)于高性能、高可靠性的微控制器需求日益增長(zhǎng)。F28M36x Concerto? 微控制器憑借其獨(dú)特的多核心架構(gòu)和豐富的外設(shè)資源，成為了眾多工程師的首選。本文將深入探討 F28M36x 微控制器的特點(diǎn)、應(yīng)用以及相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)。

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二、設(shè)備概述

2.1 特點(diǎn)

F28M36x 微控制器具有多個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)都有其獨(dú)特的功能和特性。

• 主系統(tǒng)（Master Subsystem）：采用 Arm? Cortex? - M3 內(nèi)核，運(yùn)行頻率可達(dá) 125 MHz。具備豐富的嵌入式內(nèi)存，包括高達(dá) 1MB 的閃存（ECC）、128KB 的 RAM（ECC 或奇偶校驗(yàn)）、64KB 的共享 RAM 和 2KB 的 IPC 消息 RAM。同時(shí)，擁有多種通信接口，如 5 個(gè)通用異步收發(fā)器（UARTs）、4 個(gè)同步串行接口（SSIs）、1 個(gè)串行外設(shè)接口（SPI）、2 個(gè) I2C 接口、USB OTG + PHY、10/100 ENET 1588 MII 以及 2 個(gè) CAN 模塊等。此外，還配備了 32 通道的微直接內(nèi)存訪問(wèn)（μDMA）、雙安全區(qū)（每個(gè)區(qū)域 128 位密碼）、外部外設(shè)接口（EPI）和微循環(huán)冗余校驗(yàn)（μCRC）模塊等。
• 控制子系統(tǒng)（Control Subsystem）：基于 TMS320C28x 32 位 CPU，運(yùn)行頻率為 150 MHz。具有 C28x 核心硬件內(nèi)置自測(cè)試功能，嵌入式內(nèi)存包括高達(dá) 512KB 的閃存（ECC）、36KB 的 RAM（ECC 或奇偶校驗(yàn)）、64KB 的共享 RAM 和 2KB 的 IPC 消息 RAM。還具備 IEEE - 754 單精度浮點(diǎn)單元（FPU）、Viterbi、復(fù)數(shù)學(xué)、CRC 單元（VCU）、串行通信接口（SCI）、SPI、I2C、6 通道直接內(nèi)存訪問(wèn)（DMA）、12 個(gè)增強(qiáng)型脈沖寬度調(diào)制器（ePWM）模塊、6 個(gè) 32 位增強(qiáng)型捕獲（eCAP）模塊、3 個(gè) 32 位增強(qiáng)型正交編碼器脈沖（eQEP）模塊、多通道緩沖串行端口（McBSP）、EPI 和一個(gè)安全區(qū)（128 位密碼）等。
• 模擬子系統(tǒng)（Analog Subsystem）：擁有雙 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADCs），采樣率高達(dá) 2.88 MSPS，最多支持 24 個(gè)通道，配備 4 個(gè)采樣保持（S/H）電路和最多 6 個(gè)帶有 10 位數(shù)字 - 模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）的比較器。
• 其他特性：采用 289 - 球 ZWT 新型細(xì)間距球柵陣列（nFBGA）封裝，有不同的溫度選項(xiàng)可供選擇，包括 - 40oC 至 105oC 以及 - 40oC 至 125oC 的結(jié)溫范圍。

2.2 應(yīng)用

F28M36x 微控制器廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如自動(dòng)化分揀設(shè)備、伺服驅(qū)動(dòng)控制模塊、CNC 控制、AC 輸入無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、中央逆變器、DC 輸入無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、串式逆變器、工業(yè) AC - DC 轉(zhuǎn)換、AC 驅(qū)動(dòng)控制模塊以及三相 UPS 等。

2.3 描述

Concerto 系列是一種多核心片上系統(tǒng)微控制器單元（MCU），具有獨(dú)立的通信和實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)。F28M36x 系列是 Concerto 家族的第二代產(chǎn)品。通信子系統(tǒng)基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 32 位 Arm Cortex - M3 CPU，具備多種通信外設(shè)；實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)基于 TI 領(lǐng)先的 32 位 C28x 浮點(diǎn) CPU，擁有靈活且高精度的控制外設(shè)。此外，還共享高速模擬子系統(tǒng)和補(bǔ)充 RAM 內(nèi)存，以及片上電壓調(diào)節(jié)和冗余時(shí)鐘電路。同時(shí)，考慮了安全因素，包括糾錯(cuò)碼（ECC）、奇偶校驗(yàn)和代碼安全內(nèi)存等，并有相關(guān)文檔協(xié)助進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)工業(yè)安全認(rèn)證。

三、設(shè)備比較

3.1 不同型號(hào)對(duì)比

F28M36x 系列有多個(gè)型號(hào)，如 P63C2、P53C2、H53B2 和 H33B2。不同型號(hào)在主系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)的速度、內(nèi)存容量、外設(shè)功能等方面存在差異。例如，主系統(tǒng)中，P63C2 的 Arm Cortex - M3 內(nèi)核速度為 125 MHz，而 H53B2 和 H33B2 為 100 MHz；在閃存容量方面，P63C2 為 1024KB，而其他型號(hào)為 512KB?？刂谱酉到y(tǒng)中，各型號(hào)的 C28x 內(nèi)核速度均為 150 MHz，但部分功能如 VCU 僅在部分型號(hào)中存在。

3.2 速度組合

Cortex - M3 和 C28x 內(nèi)核的速度組合有一定限制。Cortex - M3 內(nèi)核的最大運(yùn)行頻率為 125 MHz，時(shí)鐘分頻器只能取 /1、/2 或 /4。當(dāng) C28x 配置為 150 MHz 時(shí)，Cortex - M3 的最快允許頻率為 75 MHz；若 Cortex - M3 配置為 125 MHz，C28x 的最大頻率限制為 125 MHz；若 Cortex - M3 配置為 100 MHz，C28x 的最大頻率限制為 100 MHz。

四、終端配置和功能

4.1 引腳圖

F28M36x 采用 289 - 球 ZWT 新型細(xì)間距球柵陣列封裝，文檔提供了引腳圖，通過(guò)不同象限的圖示展示了引腳的位置和信號(hào)名稱。

4.2 信號(hào)描述

詳細(xì)描述了各種信號(hào)的功能和特性，包括 ADC 參考輸入、模擬比較器輸入、DAC 輸入、模擬模塊電源和地、模擬比較器結(jié)果（數(shù)字）以及 GPIO 組和外設(shè)信號(hào)等。例如，ADC1V_REFHI 和 ADC1V_REFLO 分別為 ADC1 的外部高參考和低參考，僅在 ADC 外部參考模式下使用。

五、總結(jié)

F28M36x Concerto? 微控制器以其多核心架構(gòu)、豐富的外設(shè)資源和良好的安全性能，為工業(yè)控制和自動(dòng)化領(lǐng)域提供了強(qiáng)大的解決方案。不同型號(hào)的差異可以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求，工程師可以根據(jù)具體項(xiàng)目的要求選擇合適的型號(hào)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要充分考慮內(nèi)核速度組合、內(nèi)存需求、外設(shè)功能等因素，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能和可靠性。你在使用 F28M36x 微控制器的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。