探索F28M35x Concerto?微控制器：功能、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

引言

在電子工程師的日常工作中，選擇合適的微控制器是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。F28M35x Concerto?微控制器以其獨(dú)特的多核心架構(gòu)和豐富的外設(shè)功能，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款微控制器的特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)景以及設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)。

文件下載：F28M35E20B1RFPS.pdf

F28M35x微控制器概述

F28M35x系列是Concerto家族的首款產(chǎn)品，它是一款多核心片上系統(tǒng)微控制器（MCU），集成了獨(dú)立的通信和實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)。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)則基于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，它還配備了高速模擬子系統(tǒng)、共享RAM內(nèi)存、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，如錯(cuò)誤校正碼（ECC）、奇偶校驗(yàn)和代碼安全內(nèi)存等。

核心特性剖析

主系統(tǒng)（Master Subsystem - Arm Cortex - M3）

• 處理速度：最高可達(dá)100 MHz，能滿足大多數(shù)通信和數(shù)據(jù)處理需求。
• 內(nèi)存配置：擁有高達(dá)512KB的閃存（ECC）、32KB的RAM（ECC或奇偶校驗(yàn)）和64KB的共享RAM，其中包括2KB的IPC消息RAM，為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理提供了充足的空間。
• 通信外設(shè)：配備五個(gè)通用異步收發(fā)器（UARTs）、四個(gè)同步串行接口（SSIs）、一個(gè)串行外設(shè)接口（SPI）、兩個(gè)I2C接口、USB OTG + PHY、10/100 ENET 1588 MII以及兩個(gè)CAN模塊等，支持多種通信協(xié)議，方便與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
• 其他特性：具備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）、微循環(huán)冗余校驗(yàn)（μCRC）模塊、四個(gè)通用定時(shí)器、兩個(gè)看門狗定時(shí)器模塊和三個(gè)外部中斷。采用小端字節(jié)序，支持片上晶體振蕩器和外部時(shí)鐘輸入，動(dòng)態(tài)鎖相環(huán)（PLL）比率可動(dòng)態(tài)變化。

控制子系統(tǒng)（Control Subsystem - TMS320C28x 32 - bit CPU）

• 處理速度：最高可達(dá)150 MHz，為實(shí)時(shí)控制任務(wù)提供強(qiáng)大的計(jì)算能力。
• 內(nèi)存配置：同樣擁有高達(dá)512KB的閃存（ECC）、36KB的RAM（ECC或奇偶校驗(yàn)）和64KB的共享RAM，以及2KB的IPC消息RAM。
• 功能模塊：集成了IEEE - 754單精度浮點(diǎn)單元（FPU）、Viterbi、復(fù)數(shù)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）、九個(gè)增強(qiáng)型脈沖寬度調(diào)制器（ePWM）模塊（18個(gè)輸出，其中16個(gè)為高分辨率）、六個(gè)32位增強(qiáng)型捕獲（eCAP）模塊、三個(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）和EPI。具備一個(gè)安全區(qū)（128位密碼）和三個(gè)32位定時(shí)器，同樣采用小端字節(jié)序。

模擬子系統(tǒng)（Analog Subsystem）

• ADC模塊：擁有雙12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADCs），最高采樣率可達(dá)2.88 MSPS，最多支持20個(gè)通道，配備四個(gè)采樣保持（S/H）電路。
• 比較器：最多六個(gè)比較器，每個(gè)比較器帶有10位數(shù)字 - 模擬轉(zhuǎn)換器（DAC），可用于模擬信號(hào)的比較和處理。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

F28M35x微控制器憑借其豐富的功能和高性能，在多個(gè)領(lǐng)域都有出色的應(yīng)用：

• 工業(yè)自動(dòng)化：如自動(dòng)化分揀設(shè)備、CNC控制、中央逆變器、串式逆變器等，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集。
• 電機(jī)控制：包括AC驅(qū)動(dòng)控制模塊、伺服驅(qū)動(dòng)控制模塊、AC輸入BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)和DC輸入BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)等，為電機(jī)的高效運(yùn)行提供保障。
• 電源管理：適用于工業(yè)AC - DC電源和三相UPS，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的電源轉(zhuǎn)換和管理。

不同型號(hào)對(duì)比

文檔中列出了F28M35x系列不同型號(hào)的詳細(xì)對(duì)比，包括H52C、H22C、M52C、M22C和E20B等。不同型號(hào)在主系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)的速度、閃存和RAM容量、外設(shè)配置等方面存在差異，工程師可以根據(jù)具體項(xiàng)目需求選擇合適的型號(hào)。例如，H52C型號(hào)在主系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)的速度上相對(duì)較高，閃存容量也更大，適合對(duì)性能要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景；而E20B型號(hào)速度相對(duì)較低，但在某些特定應(yīng)用中可能已經(jīng)足夠，并且可以降低成本。

引腳配置與信號(hào)說(shuō)明

引腳圖

F28M35x采用144引腳的RFP PowerPAD?熱增強(qiáng)薄型四方扁平封裝（HTQFP），其引腳圖展示了各個(gè)引腳的位置和功能。需要注意的是，除GPIO135外，所有I/O在電源上下電期間都是無(wú)毛刺的。

信號(hào)描述

文檔詳細(xì)列出了各個(gè)引腳的信號(hào)描述，包括ADC參考輸入、模擬比較器輸入、DAC輸入、GPIO和外設(shè)信號(hào)等。工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要根據(jù)這些信號(hào)的功能和特性進(jìn)行合理的連接和配置。例如，ADC1V_REFHI和ADC1V_REFLO分別為ADC1的外部高參考和低參考輸入，僅在ADC外部參考模式下使用；PA0_GPIO0引腳既可以作為通用輸入輸出引腳，也可以復(fù)用為UART - 0接收數(shù)據(jù)、I2C - 1時(shí)鐘等功能。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

電源和接地

• 模擬模塊的電源引腳（如V_DDA1和V_DDA2）需要通過(guò)一個(gè)典型值為2.2μF的電容就近連接到引腳，以保證電源的穩(wěn)定性。
• PowerPAD封裝的外露引線框架焊盤具有散熱和提供數(shù)字接地路徑的功能，應(yīng)將其焊接到PCB的接地平面，同時(shí)在PCB表面設(shè)計(jì)熱焊盤，并通過(guò)熱過(guò)孔將熱焊盤連接到板內(nèi)的接地平面，以實(shí)現(xiàn)良好的熱傳導(dǎo)。

時(shí)鐘配置

F28M35x支持片上晶體振蕩器和外部時(shí)鐘輸入，并且動(dòng)態(tài)PLL比率可變化。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)系統(tǒng)的需求合理配置時(shí)鐘，確保各個(gè)子系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率滿足要求。同時(shí)，要注意C28x和ADC時(shí)鐘頻率之間需要保持整數(shù)分頻比。

安全設(shè)計(jì)

該微控制器具備多種安全特性，如ECC、奇偶校驗(yàn)、安全區(qū)和看門狗定時(shí)器等。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)充分利用這些安全特性，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。例如，設(shè)置合適的密碼來(lái)保護(hù)安全區(qū)，定期喂狗以防止看門狗定時(shí)器溢出導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位。

總結(jié)

F28M35x Concerto?微控制器以其多核心架構(gòu)、豐富的外設(shè)功能和出色的性能，為電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)項(xiàng)目的具體需求，合理選擇型號(hào)，精心設(shè)計(jì)電路，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，要注意電源、時(shí)鐘和安全等方面的設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。大家在使用F28M35x微控制器的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)什么有趣的問(wèn)題或者獨(dú)特的應(yīng)用案例呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。