德州仪器CC2662R-Q1无线BMS微控制器技术解析

描述

Texas Instruments CC2662R-Q1 SimpleLink™ 汽车无线电池管理系统(BMS)MCU是一款适用于无线电动汽车(EV)BMS的高性能解决方案,采用经独立评估的功能安全概念。通过先进的无线协议,此款TI无线BMS解决方案展示了汽车设计人员如何去除笨重、昂贵、需要维护的电缆,并提高全球电动汽车的可靠性和效率。TI无线BMS的功能安全概念采用专为无线BMS用例开发的新无线协议,解决了通信错误检测和安全问题。通过CC2662R-Q1无线MCU的专有协议,主机系统处理器与BQ79616-Q1电池监控器和平衡器之间可实现稳健、可扩展的数据交换。

数据手册:*附件:Texas Instruments CC2662R-Q1 SimpleLink™汽车无线BMS MCU数据手册.pdf

TI通过CC2662R-Q1无线MCU实现的BMS无线协议可提供超过99.999%的高网络可用性以及300ms的网络重启最大可用性。其专用时隙可提供高吞吐量和低延迟,防止数据丢失或损坏,同时使多个电池单元能够以±2mV的精度向主MCU发送电压和温度数据,且网络数据包错误率小于10-7。该系统可支持多达100个节点,每个节点的延迟时间均小于2ms,为业内最低,并且每个节点的测量均为时间同步。CC2662R-Q1无线MCU可隔离单个电池监控单元,因此无需菊花链隔离组件,相应降低了成本。

特性

  • 下列性能符合AEC-Q100标准:
    • 器件温度等级2,工作温度范围:-40°C至+105°C
    • 器件人体模型 (HBM) 静电放电 (ESD) 分类等级2
    • 器件CDM ESD分类等级C3
  • 微控制器
    • 性能强大的48MHz Arm® Cortex®-M4F处理器
    • EEMBC CoreMark®评分:148
    • 时钟速度:高达48MHz
    • 系统内可编程闪存:352KB
    • 256 KB ROM,用于协议和库函数
    • 8 KB高速缓存SRAM
    • 具有奇偶校验功能的80KB超低泄漏SRAM,可实现高度可靠运行
    • 2引脚cJTAG和JTAG调试
    • 支持无线升级 (OTA)
  • 无线电部分
    • 2.4GHz射频收发器,兼容TI无线BMS协议
    • 输出功率高达+5 dBm,带温度补偿
    • 适用于符合以下全球射频规范要求的系统
      • EN 300 328(欧洲)
      • EN 300 440类别2(欧洲)
      • FCC CFR47第15部分(美国)
      • ARIB STD-T66(日本)
  • 低功率
    • 电源电压范围:1.8V至3.63V
    • 有源模式RX:6.9mA
    • 有源模式TX:7.3mA(0dBm时)
    • 有源模式TX:9.6mA(5dBm)
    • 有源模式MCU:3.4mA(71µA/Mhz)(48MHz时,CoreMark)
    • 传感器控制器,低功耗模式,2MHz,运行无限循环:31.9µA
    • 传感器控制器,有源模式,24MHz,运行无限循环:808.5µA
    • 待机电流:0.94µA(RTC运行,80KB RAM和CPU保持)
    • 关断电流:150nA(发生外部事件时唤醒)
  • 外设
    • 31个GPIO,数字外设可路由至任一GPIO
    • 4个32位或8个16位通用定时器
    • 12位ADC、200kSamples/s、8通道
    • 2个比较器,带有内部基准DAC(1个连续时间、1个超低功耗)
    • 可编程电流源
    • 2个UART
    • 2× SSI(SPI,MICROWIRE,TI)
    • I^2^C
    • I^2^S
    • 实时时钟(RTC)
    • AES 128位和256位加密加速计
    • ECC和RSA公钥硬件加速器
    • SHA2加速器(最高到SHA-512的全套装)
    • 真随机数发生器(TRNG)
    • 电容式感应,最多8通道
    • 集成式温度和电池监控器
  • 外部系统,片上降压DC/DC转换器
  • 超低功耗传感器控制器,具有4 KB SRAM
    • 独立于系统CPU运行
    • 采样、存储和处理传感器数据
    • 快速唤醒进入低功耗运行
  • ROM中的TI-RTOS
  • 7mmx7mm VQFN48封装,带可湿性侧翼,符合RoHS规范

方框图

电池管理系统

德州仪器CC2662R-Q1无线BMS微控制器技术解析

一、产品概述

德州仪器(TI)的CC2662R-Q1是一款专为汽车应用设计的SimpleLink™系列无线微控制器(MCU),主要面向无线电池管理系统(BMS)和电缆替换应用。该器件基于强大的48MHz Arm® Cortex®-M4F处理器内核,集成了2.4GHz RF收发器,支持TI专有的无线BMS协议。

作为AEC-Q100 Grade 2认证产品,CC2662R-Q1可在-40°C至+105°C的环境温度范围内工作,满足严苛的汽车电子要求。器件采用7mm×7mm VQFN48封装,具有可润湿侧翼,便于焊接质量检测。

二、关键特性

1. 处理器与内存配置

  • 48MHz Arm Cortex-M4F‌处理器,带浮点运算单元(FPU)
  • EEMBC CoreMark® ‌评分:148
  • 存储器配置:
    • 352KB可编程闪存(支持OTA升级)
    • 256KB ROM(存储协议栈和库函数)
    • 80KB超低泄漏SRAM(带奇偶校验)
    • 8KB缓存SRAM

2. 无线性能

  • 2.4GHz RF收发器‌,专为TI无线BMS协议优化
  • 输出功率可达+5dBm(带温度补偿)
  • 接收灵敏度:-92dBm(2Mbps,BER=10⁻³)
  • 符合全球无线电法规:
    • 欧洲EN 300 328和EN 300 440 Category 2
    • 美国FCC CFR47 Part 15
    • 日本ARIB STD-T66

3. 低功耗特性

  • 宽电源电压范围:1.8V至3.63V
  • 工作电流:
    • 接收模式:6.9mA
    • 发射模式(0dBm):7.3mA
    • 发射模式(+5dBm):9.6mA
    • MCU运行CoreMark(48MHz):3.4mA
  • 超低待机电流:
    • Standby模式(带RTC和80KB RAM保持):0.94µA
    • Shutdown模式:150nA

三、外设资源

1. 数字外设

  • 31个GPIO‌,数字外设可路由至任意GPIO
  • 定时器:
    • 4×32位或8×16位通用定时器
    • 实时时钟(RTC)
  • 串行接口:
    • 2×UART(最高3Mbps)
    • 2×SSI(SPI、MICROWIRE、TI协议)
    • I2C
    • I2S接口

2. 模拟外设

  • 12位ADC‌,200kS/s采样率,8通道
  • 2×比较器(1×连续时间,1×超低功耗)
  • 可编程电流源
  • 片上温度传感器和电池电压监测

3. 安全特性

  • AES-128/256加密加速器
  • ECC和RSA公钥硬件加速器
  • SHA2加速器(支持至SHA-512)
  • 真随机数生成器(TRNG)
  • 功能安全质量认证(符合ISO 26262)

四、传感器控制器

CC2662R-Q1集成了独立的‌超低功耗传感器控制器‌,具有4KB专用SRAM,主要特点包括:

  • 可独立于系统CPU运行
  • 支持24MHz(活动模式)和2MHz(低功耗模式)
  • 专用外设:
    • 8位DAC
    • 12位ADC
    • 2×低功耗比较器
    • 电容式触摸接口
    • 时间-数字转换器
  • 典型应用:
    • 传感器数据采集与处理
    • 电容式触摸检测
    • 低功耗脉冲计数

五、开发支持

TI为CC2662R-Q1提供完整的开发生态系统:

  1. 硬件工具‌:
    • CC2662RQ1-EVM-WBMS开发套件
    • 集成XDS110 JTAG调试探针
  2. 软件开发套件‌:
    • SimpleLink™ WBMS SDK
    • 支持TI-RTOS实时操作系统
    • 包含协议栈、驱动和示例代码
  3. 辅助工具‌:
    • SmartRF™ Studio(射频配置工具)
    • Sensor Controller Studio(传感器控制器开发环境)
    • Code Composer Studio™ IDE

六、典型应用

  1. 汽车无线电池管理系统(BMS) ‌:
    • 替代传统有线BMS的通信电缆
    • 实现电池模组间的无线数据传输
    • 支持OTA固件升级
  2. 工业电缆替换‌:
    • 替代旋转设备中的滑环
    • 替代移动设备间的连接线缆
    • 恶劣环境下的可靠无线通信
  3. 其他低功耗无线应用‌:
    • 远程传感器网络
    • 资产跟踪与管理
    • 工业物联网(IIoT)边缘节点
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