STM32与C2000，在HVAC中继续竞争

能源的不足，环境的急剧变化使得节能环保让大家越来越关注。节能环保在越来越多行业中被列为硬性指标。在暖通空调行业中，节能环保也成为了行业的趋势。HVAC系统中，有着大量的电机控制子系统， 用于驱动风机、压缩机以及各种环境传感器。

 

现在的HVAC系统既要做到节约能源并维护成本，还要能提供精确的温度控制和静音运行。在HVAC系统中这些大量的控制电机，包括带有电位器的有刷直流电机用于感测风门的位置，使用反电动势测量位置或通过计算步数测量位置的BLDC电机等等。在节能高效的要求出来之前，很多HVAC系统中都使用了AC感应电机，随着节能和高效的要求日益严格，具有更高能效的BLDC电机成为HVAC应用的首选。

 

这些HVAC的电机控制要求较高，同时需要考虑到节能环保，效率等方面的问题，因此，电机MCU大厂在HVAC系统上都有一套自己的解决方案。

 

TI HVAC电机控制

 

TI的HVAC电机解决方案侧重点在提高效率和预测性维护上。一是通过变流器实现精确的电流和电压测量；二是无线电机诊断由电池供电；三是电源树的高能效设计。这样的电机方案可以说对HVAC电机实现了智能监控，既满足节能要求又实现高效控制。

 

在方案中MCU和处理器的选型上，TI给出了很多选择。C2000系列里的TMS320F280021

是其中较有特色的一个。虽然TMS320F280021在HVAC的应用中不是C2000系列里各项性能最高的，但是从整体来看它是极其具有性价比的一个选择，对于成本敏感的系统设计，比其他C2000系列更友好。

 

（TMS320F280021，TI）

 

C2000系列的可扩展、超低延迟不需要过多介绍，在电机控制里这个系列是硬通货，只不过很难界定这个系列到底属于MCU还是DSP。在TMS320F280021上集成了高性能模拟模块，并与处理单元和PWM单元紧密耦合，因而可以提供更好的实时信号链性能。在14个ePWM通道中有着8个具有高分辨率功能的通道。这些通道均支持死区设置。

 

TMS320F280021的32位DSP内核可从片上闪存或 SRAM 运行的浮点或定点代码提供100MHz的信号处理性能。同时TMU（三角函数数学单元）与VCRC（循环冗余校验）的集成进一步增强了实时控制性能。

 

在片上存储上，TMS320F280021拥有受ECC保护的128KB闪存和24KB的RAM。在其高性能模拟模块上，有着两个3.45MSPS的12位ADC，每个ADC都具有四个集成后处理模块和16个外部通道。

 

而各种业界通用的各类通信端口（如 SPI、SCI、I2C、PMBus、LIN 和 CAN），在TMS320F280021上均支持连接，还能提供多个引脚复用选项，实现出色的信号布局。快速串行接口在出色的信号布局上可跨过隔离边界实现高达200Mbps的稳健通信。

 

TMS320F280021全面且稳健的功能在HVAC电机系统上对于成本敏感的应用是性价比很高的选择，而基于其他型号MCU的方案设计则在TMS320F280021上增强了某一处功能或是整体性能的加强。无论哪方面，Ti的HVAC电机方案都有覆盖到。

 

ST HVAC电机控制

 

无论在什么电机应用场合，STM32一定不会缺席。而STM32和C2000一样，整个系列在电机控制领域都是主流硬通货。相比C2000 MCU和DSP属性的难以界定，STM32是纯粹的MCU。

 

F0系列作为ST主流ARM Cortex-M0基本型MCU，在HVAC电机控制系统中应用得十分广泛，其中又以STM32F071CB最为合适。

 

（ST）

 

STM32F071CB的主频最高48MHz，配备高达128 KB的闪存和16 KB的SRAM，再加上全面的增强型外围设备，可以胜任HVAC电机系统中的任意控制环节。说它的外设全面是因为仅在通信接口，它就配置了两个I2C、两个SPI/一个I2S、一个HDMI CEC和四个USART。这还仅仅是通信接口，模拟模块则集成了一个12位ADC、一个带两个通道的12位DAC、七个16位定时器、一个32位定时器和一个高级控制PWM。

 

可以很明显看到，该芯片与上述的C2000系列有着很多相似的地方，不论是PWM控制，闪存与SRAM，还是模拟模块功能。F0系列唯一不具备的就是C2000系列DSP内核带来的更强的运算能力。

 

论运算能力这不是F0系列MCU的长项，因此ST在HVAC方案上，通过更多选择的IGBT、功率MOSFET、智能功率模块（IPM）以及集成驱动构建了高效电机控制之外，增强了系统在MEMS环境传感器和无线连接上的能力，将HVAC应用环境中的物联程度做了拔高。

 

而且STM32F071CB提供的从48到100引脚的多种封装里包括了薄型WLCSP和BGA变型，在MCU封装选型上又多了一些选择，此外单独的CAN 2.0 a/b接口为HVAC应用提供了更多的通信能力。

 

写在最后

 

作为电机控制的两大主流芯片，STM32与C2000的对决可以说哪里有电机哪里就能看到。HVAC电机系统里，两个高手过招也是最大程度上发挥了自身产品的优势，一个在运算上占据上风另一个就从模块集成上找回来。高效能、低成本和节能环保这些要求，二者在HVAC电机系统的对决中都做到了比以前更好，也将继续围绕这三点去突破。