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)控制和自動化領域，對于高性能、高可靠性的微控制器需求日益增長。F28M36x Concerto? 微控制器憑借其獨特的多核心架構和豐富的外設資源，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、應用以及相關技術細節(jié)。

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二、設備概述

2.1 特點

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

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

2.2 應用

F28M36x 微控制器廣泛應用于多個領域，如自動化分揀設備、伺服驅動控制模塊、CNC 控制、AC 輸入無刷直流電機驅動、中央逆變器、DC 輸入無刷直流電機驅動、串式逆變器、工業(yè) AC - DC 轉換、AC 驅動控制模塊以及三相 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），具有獨立的通信和實時控制子系統(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)標準的 32 位 Arm Cortex - M3 CPU，具備多種通信外設；實時控制子系統(tǒng)基于 TI 領先的 32 位 C28x 浮點 CPU，擁有靈活且高精度的控制外設。此外，還共享高速模擬子系統(tǒng)和補充 RAM 內(nèi)存，以及片上電壓調(diào)節(jié)和冗余時鐘電路。同時，考慮了安全因素，包括糾錯碼（ECC）、奇偶校驗和代碼安全內(nèi)存等，并有相關文檔協(xié)助進行系統(tǒng)級工業(yè)安全認證。

三、設備比較

3.1 不同型號對比

F28M36x 系列有多個型號，如 P63C2、P53C2、H53B2 和 H33B2。不同型號在主系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)的速度、內(nèi)存容量、外設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，而其他型號為 512KB。控制子系統(tǒng)中，各型號的 C28x 內(nèi)核速度均為 150 MHz，但部分功能如 VCU 僅在部分型號中存在。

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)核的最大運行頻率為 125 MHz，時鐘分頻器只能取 /1、/2 或 /4。當 C28x 配置為 150 MHz 時，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 新型細間距球柵陣列封裝，文檔提供了引腳圖，通過不同象限的圖示展示了引腳的位置和信號名稱。

4.2 信號描述

詳細描述了各種信號的功能和特性，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、模擬比較器結果（數(shù)字）以及 GPIO 組和外設信號等。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

F28M36x Concerto? 微控制器以其多核心架構、豐富的外設資源和良好的安全性能，為工業(yè)控制和自動化領域提供了強大的解決方案。不同型號的差異可以滿足不同應用場景的需求，工程師可以根據(jù)具體項目的要求選擇合適的型號。在實際設計中，需要充分考慮內(nèi)核速度組合、內(nèi)存需求、外設功能等因素，以實現(xiàn)最佳的性能和可靠性。你在使用 F28M36x 微控制器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。