F29H859TU-Q1 汽车级 C2000™ 64 位 MCU数据手册

F29H85x 和 F29P58x 是 C2000™ 实时微控制器系列的成员，该系列是可扩展、超低延迟的器件，旨在提高电力电子器件的效率，包括但不限于：高功率密度、高开关频率，并支持使用 GaN 和 SiC 技术。

实时控制子系统具有多达三个 200MHz C29x DSP 内核。C29x 支持从片上闪存或 RAM 运行的 32 位和 64 位浮点和定点信号处理。C29x CPU 由三角数学指令增强，可加速实时控制系统的关键常见算法。
*附件：F29H85x 和 F29P58x 实时微控制器数据表.pdf

该器件包含许多功能，以支持系统级 ASIL-D 功能安全解决方案。C29x CPU1 和 CPU2 内核可以锁步，用于检测永久和瞬态故障。逻辑上电自检 （LPOST） 和存储器上电自检 （MPOST） 提供潜在故障的启动检测。安全互连在 CPU 和外设之间提供故障检测。ADC 安全检查器比较来自多个 ADC 模块的 ADC 转换结果，而无需额外的 CPU 周期。波形分析仪和诊断 （WADI） 可以监控多个信号以确保正常运行，并采取措施确保保持安全状态。该器件架构具有安全互连 （SIC），可实现端到端代码和数据安全，并为所有存储器和外设端点提供基于 CPU 的 ECC 保护。

硬件安全管理器 （HSM） 提供 EVITA 完全安全支持。功能包括安全启动、安全存储和密钥环支持、安全调试身份验证和加密加速器引擎。HSM 在不受信任的工厂环境中支持安全的密钥和代码预置，并支持 HSM 和主机应用程序固件的无线固件更新，具有 A/B 交换功能和回滚控制。

SSU（安全与安保单元）可实现卓越的运行时安全和安保功能。此功能可用于在运行在相同 CPU 或不同 CPU 上的线程之间创建安全隔离 （Freedom From Interference）。SSU 具有上下文相关 MPU 机制，可根据当前执行的线程或任务自动切换硬件中的访问权限。这消除了软件开销，在不影响系统安全性的情况下实现实时代码性能。SSU 提供多用户调试身份验证，还支持实时固件更新 （LFU） 和 FOTA fpr 应用程序固件更新，具有 A/B 交换和回滚控制。

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。两个 16 位模数转换器 （ADC） 和三个 12 位 ADC 具有多达 80 个模拟通道，以及一个集成的后处理模块和硬件过采样。提供 2 个 12 位缓冲 DAC 和 24 个比较器通道。

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）、二极管仿真 （DE） 和非法组合逻辑 （ICL） 功能得到了增强。

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。

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

特性
实时处理

• 三个 C29x 64 位 CPU（CPU1、CPU2、CPU3），运行频率为 200MHz
  • 信号链性能是 C28x 的 2 倍，改进了流水线
  • 分体式锁和锁步作模式
• C29x CPU 架构
  • 字节寻址能力
  • 低延迟的高性能实时控制
  • 高性能 DSP 和通用处理能力
  • VLIW CPU 并行执行 1 到 8 条指令
  • 完全受保护的管道
  • 8/16/32/64 位单周期内存作，单周期最多两个 64 位内存读取和一个 64 位内存写入
  • IEEE 32 位和 64 位浮点运算
  • 32 位和 64 位三角运算
  • 硬件中断优先级和嵌套
  • 11 周期实时中断响应
  • 具有内存保护的原子作
  • 在硬件中管理多个安全岛代码执行

记忆

• 4MB CPU 可映射闪存（受 ECC 保护），能够支持具有 A/B 交换和 LFU 的无线固件 （FOTA）
• 256KB 纯数据闪存（受 ECC 保护）
• 452KB RAM（受 ECC 保护）
• 用于 HSM 的专用 512KB 闪存和 36KB RAM 存储器（受 ECC 保护）
• 内置 ECC 逻辑，确保系统范围的安全性

安全外围设备

• CPU1 和 CPU2 splitlock 和 lockstep 支持
• 逻辑上电自检 （LPOST）
• 内存开机自检 （MPOST）
• 错误和信令模块 （ESM）
• 双时钟比较器 （DCC）
• 波形分析仪和诊断 （WADI）
• 使用 SSU 的上下文相关内存和外设保护
• 安全互连 （SIC）
• 以符合功能安全为目标
  • 专为功能安全应用而开发
  • 将提供文档以帮助 ISO 26262 和 IEC 61508;系统设计将在生产发布时提供
  • 系统能力高达 ASIL D 和 SIL 3
  • 硬件功能最高可达 ASIL D 和 SIL 3
• 安全相关认证
  • 计划通过 TÜV SÜD 的 ISO 26262 认证，最高可达 ASIL D 和 IEC 61508 SIL 3

安全

• 硬件安全模块 （HSM）
  • 以 100MHz 的频率独立运行基于 Arm Cortex-M4 的安全控制器子系统
  • 512KB 闪存（受 ECC 保护）
  • 36KB RAM（受 ECC 保护）
  • 安全的密钥存储
  • 安全 BOOT
  • 安全调试
  • 专用 8 通道实时直接内存访问 （RTDMA） 控制器
  • EVITA 全面支持
  • 带 A/B 交换的 FOTA
  • 硬件加密加速器
    • 非对称加密 - RSA、ECC、SM2
    • 对称加密 - AES、SM4
    • 哈希作 - SHA2、HMAC、SM3
    • 真随机数生成器
• 安全和安保单位 （SSU）
  • 先进的实时安全保障
    • 每个 CPU 64 个内存访问保护范围
    • 每个 CPU 多达 15 个用户 LINK 和 7 个堆栈指针，用于硬件代码隔离
    • 开机自检 （POST） 功能
    • FOTA 和 LFU 支持，带回滚控制

模拟子系统

• 5 个模数转换器 （ADC）
  • 两个 16 位 ADC，每个 1.19MSPS
  • 3 个 12 位 ADC，每个 3.92MSPS
  • 多达 80 个单端或 16 个差分输入
  • 40 个冗余输入通道，灵活性高
  • 每个 ADC 上具有单独的采样保持 （S/H） 功能，用于同步采样
  • 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
  • 从 SOC 触发到转换开始的可编程延迟
  • 自动比较功能安全应用的转换结果
• 12 个窗口式比较器，带 12 位数模转换器 （DAC） 基准
  • 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，均具有高分辨率功能 （HRPWM）
  • 最小死区逻辑 （MINDB）
  • 用于标准和高分辨率的非法组合逻辑 （ICL）
  • 二极管仿真 （DE） 支持
  • XCMP 上的多级阴影
• 6 个增强型捕获 （eCAP） 模块
  • 高分辨率捕获 （HRCAP） 可在 6 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 个多路复用捕获输入
  • 新的 ADC SOC 生成功能
• 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 （CLB）
  • 六张牌
  • 增强现有的外设功能
  • 支持位置管理器解决方案

通信外围设备

• EtherCAT 从属设备（或子设备）控制器 （ESC）
• 快速串行接口 （FSI），带 4 个发射器和 4 个接收器
• 5 个高速（高达 50MHz）SPI 端口（引脚可引导）
• 6 个高速通用异步接收器/发射器 （UART）（引脚引导）
• 两个 I2C 接口（引脚可引导）
• 两个本地互连网络 （LIN） （支持 SCI）
• 电源管理总线 （PMBus） 接口（支持 I2C）
• 6 个单边半字节传输接口 （SENT）
• 具有灵活数据速率的 6 个控制器局域网 （CAN FD/MCAN）（引脚可引导）

系统 外围设备

• 支持 ASRAM 和 SDRAM 的外部存储器接口 （EMIF）
• 两个带 MPU 的 10 通道实时直接内存访问 （RTDMA） 控制器
• 多达 190 个可用信号引脚
  • 136 个通用输入/输出 （GPIO） 引脚
  • 80 个模拟引脚（GPIO 中包含 26 个 AGPIO）
• 外设中断优先级和扩展 （PIPE）
• 低功耗模式 （LPM） 支持
• 嵌入式实时分析和诊断 （ERAD）

时钟和系统控制

• 片上晶体振荡器
• 窗口式看门狗定时器模块
• 缺少时钟检测电路
• 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） [ZEX 后缀]，13mm x 13mm/0.8mm 间距
• 176 引脚热增强型薄型四方扁平封装 （HTQFP） [后缀 PTS]，22mm x 22mm/0.4mm 间距
• 144 引脚 HTQFP [后缀 RFS]，18mm x 18mm/0.4mm 间距
• 100 引脚 HTQFP [后缀 PZS]，14mm x 14mm/0.4mm 间距

温度

• 环境温度 （TA）：–40°C 至 125°C

参数

方框图

1. 产品概述

• ‌系列‌：F29H85x 和 F29P58x
• ‌类型‌：C2000™ 实时微控制器（MCU）
• ‌核心架构‌：C29x DSP 核心，高达200MHz，支持32位和64位浮点及定点信号处理
• ‌应用领域‌：电力电子系统，包括高功率密度、高开关频率以及GaN和SiC技术支持的应用

2. 主要特性

• ‌多核处理‌：最多三个C29x DSP核心，独立运行的Arm® Cortex®-M4安全控制器子系统（100MHz）
• ‌安全功能‌：硬件安全模块（HSM）、安全启动（Secure Boot）、安全调试（Secure Debug）
• ‌内存保护‌：每个CPU最多64个内存访问保护范围
• ‌模拟子系统‌：五个模数转换器（ADC），包括两个16位和两个12位ADC，以及两个12位缓冲数模转换器（DAC）
• ‌通信接口‌：CAN FD/MCAN、EtherCAT、LIN、UART、SPI、I²C、SENT等
• ‌高性能外设‌：增强型PWM（ePWM）、高分辨率PWM（HRPWM）、增强型正交编码器脉冲（eQEP）等

3. 封装与尺寸

• ‌封装类型‌：包括nFBGA（256球）、HTQFP（176引脚、144引脚、100引脚）
• ‌尺寸‌：根据封装类型不同，尺寸各异，如nFBGA封装尺寸为13mm × 13mm

4. 引脚功能与配置

• ‌多种GPIO引脚‌：支持复用功能，包括模拟输入、数字输入输出等
• ‌专用引脚‌：如EtherCAT PHY接口、PMBus接口、SENT接口等专用引脚
• ‌电源与地引脚‌：包括VDD、VDDIO、VREFHI、VREFLO、GND等

5. 电气特性

• ‌供电电压‌：核心电压和I/O电压范围根据具体型号和应用场景有所不同
• ‌功耗‌：提供了不同工作模式下的典型功耗数据，如空闲模式、待机模式等
• ‌温度范围‌：工业级和商业级温度范围可选

6. 安全与加密

• ‌ 硬件安全模块（HSM） ‌：包含Cortex®-M4 CPU、硬件加密加速器、安全邮箱等
• ‌加密加速器‌：支持AES、SM4等对称加密算法，以及公钥加密算法
• ‌安全启动‌：确保只有经过验证的固件能够运行

7. 应用与实施

• ‌参考设计‌：提供了多种应用参考设计，包括电机控制、太阳能逆变器、数字电源等
• ‌开发工具‌：支持TI提供的多种开发工具和软件，如Code Composer Studio（CCS）、SysConfig工具等