Texas Instruments TMS320F280013x 32位微控制器 (MCU) 是C2000™ 实时微控制器系列的一员，该系列可扩展、超低延迟设备专为提高电力电子设备效率而设计。实时控制子系统基于32位C28x DSP内核，能够为片上闪存或SRAM运行的浮点或定点代码提供120MHz的信号处理性能。三角数学单元 (TMU) 进一步增强了C28x CPU的性能，加快了实时控制系统关键的常用算法的速度。

数据手册：*附件：Texas Instruments TMS320F280013x 32位微控制器 (MCU)数据手册.pdf

TMS320F280013x MCU支持高达256KB (128KW) 的闪存，并且还可以使用高达36KB (18KW) 的片上SRAM来补充闪存。高性能模拟模块集成到F280013x实时微控制器 (MCU) 中，并与处理和PWM单元紧密耦合，以提供最佳的实时信号链性能。14个PWM通道可实现各种功率级的控制，从3相逆变器到功率因数校正，以及其他高级多级电源拓扑。

接口支持用各种行业标准通信端口 (例如I^2^C、SPI、SCI和CAN)，为实现最佳信号放置提供了多种引脚多路复用选项。

特性

• 实时处理
  • 120MHz C28x 32位DSP CPU
  • 相当于240MHz基于 rm® Cortex-M7的器件，具有实时信号链性能
  • 浮点单元 (FPU)，实现更精确的数学计算
  • 三角运算数学单元 (TMU) 加速对于实时控制系统来说非常关键的算法
• 片上存储器
  • 256KB (128KW) 单组闪存（ECC保护）
  • 36KB (18KW) RAM（ECC/奇偶保护）
  • 双区域安全
  • 安全启动和JTAG锁定
• 时钟和系统控制
  • 两个内部10MHz振荡器
  • 外部电阻器支持，可提高内部振荡器性能 (ExtR)
  • 晶体振荡器或外部时钟输入
  • 窗口看门狗定时器模块
  • 丢失时钟检测电路
  • 双时钟比较器 (DCC)
• 3.3V I/O设计
  • 内部VREG生成
  • 掉电复位 (BOR) 电路
• 系统外设
  • 38个可单独编程的多路复用通用输入/输出 (GPIO) 引脚（其中11个与模拟共享）
  • 模拟引脚上十个数字输入
  • 增强型外设中断扩展 (ePIE)
  • 支持多低功耗模式 (LPM)
  • 唯一识别号 (UID)
• 通信外设
  • 两个集成电路总线 (I^2^C) 接口
  • 一个控制器局域网 (CAN/DCAN) 总线端口
  • 一个串行外设接口 (SPI) 端口
  • 三个UART兼容串行通信接口 (SCI)
• 模拟系统
  • 两个4MSPS、12位模数转换器 (ADC)
    • 多达21个外部通道（11个与GPIO共享）
    • 每个ADC四个集成后处理块 (PPB)
  • 一个带12位基准数模转换器 (DAC) 的窗口比较器 (CMPSS)
    • 数字毛刺滤波器
    • COMPDACOUT（11位）
  • 三个带9.5位有效基准DAC的窗口比较器 (CMPSS_LITE)
    • 数字毛刺滤波器
• 增强型控制外设
  • 14个ePWM通道，其中具有高分辨率（150ps分辨率）功能的两个通道
    • 集成死区支持
    • 集成硬件跳闸区域 (TZ)
  • 两个增强型捕获 (eCAP) 模块
  • 一个增强型正交编码器脉冲 (eQEP) 模块，支持CW/CCW工作模式
  • 嵌入式图形生成器 (EPG)
• SW AES用CMAC密钥（128位）
• 封装选项
  • 64引脚薄型四方扁平 (LQFP) [PM后缀]
  • 48引脚LQFP [PT后缀]
  • 48引脚超薄四方扁平无引线 (VQFN) [RGZ后缀]
  • 32引脚VQFN [RHB后缀]
• 温度选项
  • 环境温度 (T A )：-40°C至+125°C

功能框图

TMS320F280013x系列微控制器技术解析与应用指南

一、产品概述

TMS320F280013x是德州仪器(TI)C2000™实时微控制器家族的重要成员，专为高效电力电子应用设计。该系列基于32位C28x DSP内核，提供120MHz信号处理性能，支持浮点和定点运算，适用于从家电到工业自动化等各种实时控制应用。

‌关键特性‌：

• 120MHz C28x 32位DSP CPU，性能相当于240MHz Arm Cortex-M7
• 浮点单元(FPU)和三角函数加速单元(TMU)
• 256KB闪存(ECC保护)和36KB RAM(ECC/奇偶校验保护)
• 双区安全架构，支持JTAG锁定和零引脚启动
• 38个可编程GPIO引脚(11个与模拟共用)
• 工作温度范围：-40°C至125°C

二、核心架构与性能优势

1. 处理器子系统

TMS320F280013x采用增强型C28x DSP内核，配合FPU和TMU加速器，显著提升了实时控制算法的执行效率。TMU特别优化了常见三角函数的计算速度，对电机控制中的Park/Clark变换等算法可提供5-10倍的加速。

2. 存储系统

• ‌闪存‌：256KB(128KW)容量，支持ECC保护，分为128个扇区
• ‌RAM‌：36KB(18KW)容量，包含M0-M1(4KB)和LS0-LS1(32KB)区域
• ‌启动ROM‌：64KB，包含安全启动和加密功能

3. 电源管理

器件采用双电源设计：

• 内核电源(VDD)：1.2V(内部VREG生成或外部供给)
• I/O电源(VDDIO/VDDA)：3.3V
  内置电源监控电路(POR/BOR)确保可靠启动和工作，支持多种低功耗模式(IDLE/STANDBY/HALT)。

三、关键外设解析

1. 增强型PWM模块(ePWM)

14通道ePWM系统是电力电子控制的核心，主要特点包括：

• 150ps高分辨率PWM(HRPWM)能力
• 集成死区生成和故障保护
• 支持与ADC同步采样
• 每个模块可独立配置为互补或独立模式

2. 高精度ADC系统

双通道12位ADC提供4MSPS采样率，关键特性：

• 21个外部通道(11个与GPIO共用)
• 4个后处理块(PPB)，支持偏移校准和误差计算
• 16个可配置触发源，包括ePWM和GPIO
• 内部/外部参考电压可选(2.5V或3.3V范围)

‌配置建议‌：

• 对开关电源应用，建议使用外部参考以获得最佳精度
• 高频应用时应适当增加采样窗口(ACQPS)
• 关键信号通道应远离数字噪声源

3. 比较器子系统(CMPSS)

CMPSS提供精密模拟比较功能，包含：

• 2个模拟比较器(高边和低边)
• 2个12位参考DAC(部分型号支持9.5位有效精度)
• 数字滤波和同步逻辑
• 直接连接至ePWM的故障保护系统

‌应用场景‌：

• 电源过流/欠压保护
• 峰值电流模式控制
• 硬件故障快速响应(<60ns)

四、典型应用方案

1. 电机驱动系统

利用F280013x构建的三相电机驱动方案：

• 6路PWM驱动三相逆变桥
• 3路ADC采样相电流(配合PWM同步)
• eQEP接口连接编码器
• CMPSS实现硬件过流保护

‌性能指标‌：

• PWM分辨率：150ps @120MHz
• 电流环更新速率：100kHz
• 故障响应时间：<100ns

2. 数字电源设计

适用于AC/DC和DC/DC转换：

• 多相交错PFC控制
• 次级侧同步整流
• 输出电压纹波补偿
• 使用PPB实现自适应电压定位

五、开发支持

1. 硬件工具

• ‌TMDSCNCD2800137‌：评估开发板
• ‌C2000Ware‌：配套软件包，包含外设驱动和示例代码

2. 软件生态

• ‌CCS‌：Code Composer Studio IDE
• ‌MotorControl SDK‌：电机控制算法库
• ‌DigitalPower SDK‌：数字电源解决方案

3. 参考设计

TI官网提供多种参考设计，包括：

• 空调室外机解决方案
• 伺服驱动方案
• 太阳能优化器设计

六、设计注意事项

1. ‌PCB布局‌：
   • 分离模拟和数字地平面
   • VREFHI引脚放置2.2μF去耦电容
   • 高频信号远离ADC输入
2. ‌热管理‌：
   • 64-pin LQFP封装θJA=62.5°C/W
   • 高负载应用应考虑散热设计
3. ‌安全特性‌：
   • 启用双区安全保护
   • 合理设置JTAGLOCK防止未授权访问