‌TMS320F28P55x系列微控制器技术文档总结

科技绿洲 2025-09-29 662

描述

TMS320F28P55x （F28P55x）是 C2000™ 实时微控制器系列的成员，该系列可扩展、超低延迟器件专为提高电力电子效率而设计，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。
*附件：tms320f28p559sg-q1.pdf

其中包括以下应用：

实时控制子系统基于 TI 的 32 位 C28x DSP 内核，该内核为从片上闪存或 SRAM 运行的浮点或定点代码提供 150MHz 的信号处理性能。C28x CPU 通过浮点单元（FPU）、三角数学单元（TMU）和 VCRC（循环冗余校验）扩展指令集进一步增强，加速了实时控制系统的关键常用算法。

CLA 允许从主 C28x CPU 大量卸载常见任务。CLA 是一个独立的 32 位浮点数学加速器，与 CPU 并行执行。此外，CLA 拥有自己的专用内存资源，可以直接访问典型控制系统所需的关键外设。支持 ANSI C 子集是标准配置，硬件断点和硬件任务切换等关键功能也是如此。

神经网络处理单元（NPU）可以使用预训练模型支持机器学习推理。NPU 能够达到 600–1200MOPS（每秒兆运算数），并支持模型 ARC 故障检测或电机故障检测，与仅基于软件的实现相比，NN 推理周期可改善高达 10 倍。使用 TI 的 Edge AI Studio - Model Composer 或 Tiny ML Modelmaker 加载和训练模型，以获得一组高级功能。C28x 的源代码由这些工具生成，无需手动编码。对于依赖自己的 AI 训练框架的客户，TI 的神经网络编译器可以帮助您移植您的 AI 模型，使其与许多基于 C28x 的 MCU 兼容。对于对参考解决方案感兴趣的用户，请请求访问 TI 的电弧故障检测项目或电机轴承故障检测项目。

F28P55x 支持高达 1088KB 的闪存，分为四个 256KB 组和一个 64KB 组，从而可以对一个组进行编程并在另一个组中并行执行。还提供高达 133KB 的片上 SRAM 来补充闪存。

F28P55x 上的实时固件更新硬件增强功能允许从旧固件快速切换到新固件，以最大限度地减少更新设备固件时的应用程序停机时间。

高性能模拟模块集成在 F28P55x 实时微控制器（MCU）上，并与处理单元和 PWM 单元紧密耦合，以提供最佳的实时信号链性能。24 个 PWM 通道均支持与频率无关的分辨率模式，可控制从三相逆变器到功率因数校正和高级多电平功率拓扑的各种功率级。

包含可配置逻辑块（CLB）允许用户添加自定义逻辑，并有可能将类似 FPGA 的功能集成到 C2000 实时 MCU 中。

通过各种行业标准通信端口（例如 SPI、SCI、I2C、PMBus、LIN 和 CAN FD）支持接口，并提供多种引脚复用选项以实现最佳信号放置。

特性

实时处理：
- 150MHz C28x 32 位 DSP CPU
- 在实时信号链性能方面相当于基于 300MHz Arm Cortex-M7® 的器件（请参阅展示 C2000™ 控制 MCU 优化信号链的实时基准测试应用说明®
- IEEE 754 单精度浮点单元（FPU32）
- 三角数学单元（TMU）
  - 支持非线性比例积分导数（NLPID）控制
- CRC 引擎和指令（VCRC）
可编程控制律加速器（CLA）
- 150兆赫
- 在实时信号链性能方面相当于基于 200MHz Arm Cortex-M7® 的器件（参见展示 C2000™ 控制 MCU 优化信号链的实时基准应用说明®
- IEEE 754 单精度浮点指令
- 独立于主 CPU 执行代码
片上存储器
- 5 个独立银行的 1088KB 闪存（ECC 保护）
  - 四个 256KB 库
  - 一个 64KB 组，非常适合 LFU/引导加载程序/数据
- 8KB OTP（一次性可编程闪存）
- 133KB RAM（ECC/奇偶校验保护）
安全
- 安全启动
- JTAG 锁
- 高级加密标准（AES）加速器
- 唯一识别（UID）号码
时钟和系统控制
- 两个内部10MHz振荡器
- 晶体振荡器或外部时钟输入
- 窗口式看门狗定时器模块
- 时钟检测电路缺失
- 双时钟比较器（DCC）
3.3V I/O 设计
- 内部 VREG 生成允许单电源设计
- 欠压复位（BOR）电路
- 4 个 GPIO 上的 5V 故障安全和容差功能，支持 PMBUS/I2C
- 4 个 GPIO 上的可配置 1.35V VIH
系统外围设备
- 6 通道直接内存访问（DMA）控制器
- 91 个可单独编程的多路复用通用输入/输出（GPIO）引脚（22 个与模拟共享）
- 模拟引脚上的 17 个数字输入
- 增强型外设中断扩展（ePIE）
- 支持多种低功耗模式（LPM）
通信外设
- 一个电源管理总线（PMBus）接口
  - 快速增强模式支持 - 1MHz SCL
  - 在选定引脚上支持 5V/3.3V/1.35V VIH
- 两个集成电路间（I2C）接口
- 两个控制器局域网，具有灵活的数据速率（CAN FD/MCAN）总线端口
  - 每个 MCAN 模块 4KB 消息 RAM，独立于系统内存
  - 如果不使用 MCAN，则能够将 RAM 重用用于 CPU 数据变量
- 一个通用串行总线（USB 2.0 MAC + PHY）
- 两个串行外设接口（SPI）端口
- 三个UART兼容串行通信接口（SCI）
- 一个兼容 UART 的本地互连网络（LIN）接口
- 快速串行接口（FSI），带有一个发射器和一个接收器（高达 200Mbps）
模拟系统
- 5个3.9MSPS、12位模数转换器（ADC）
  - 多达 39 个外部通道（包括一个 gpdac 输出）
  - 每个ADC有四个集成后处理模块（PPB）
- 四个窗口比较器（CMPSS），带 12 位基准数模转换器（DAC）
  - 数字毛刺滤波器
  - CMPSS1 上的低 DAC 输出到引脚能力
- 一个12位缓冲DAC输出
- 三个可编程增益放大器（PGA）
  - Unity 获得支持
  - 反相和同相增益模式支持
  - 可编程输出滤波
增强的控制外设
- 24 个 ePWM 通道，其中 12 个通道具有高分辨率能力（150ps 分辨率）
  - 集成死区支持
  - 集成硬件跳闸区（TZ）
- 两个增强型捕获（eCAP）模块
- 三个增强型正交编码器脉冲（eQEP）模块，支持 CW/CCW 工作模式
- 嵌入式码型发生器（EPG）
可配置逻辑块（CLB）
- 2 块
- 增强现有外设功能
- 支持职位管理器解决方案
神经网络处理单元（NPU）
- 针对深度卷积神经网络（CNN）进行了高度优化
- 可变权重和数据长度
  - 8 位和 4 位权重
  - 8 位和 4 位数据
- 600MOPS（每秒兆运算数），75MHz，8bWx8bD
- 1200MOPS（75MHz），4bWx8bD
- 与软件技术相比，NN 推理性能提升高达 10 倍
- 无需直接编码，TI AI 工具即可生成固件库
- 以实时控制为重点的边缘 AI 模型
  - ARC 故障示例
  - 电机故障示例
实时固件更新（LFU）
诊断功能
- 内存上电自检（MPOST）
符合功能安全标准 ^(1)^
- 专为功能安全应用而开发
- 可用于帮助 ISO 26262 和 IEC 61508 系统设计的文档
- 系统能力高达 ASIL D 和 SIL 3
- 硬件完整性高达 ASIL B 和 SIL 2
安全相关认证
- TÜV SÜD通过ISO 26262认证，最高可达ASIL B

参数
微控制器

方框图
微控制器

‌1. 核心特性‌

‌实时处理能力‌：150MHz C28x 32位DSP内核，性能等效于300MHz Arm Cortex-M7，支持浮点运算单元(FPU32)和三角函数加速单元(TMU)。
‌控制加速器‌：独立CLA协处理器（150MHz），支持并行任务处理，配备专用内存和直接外设访问能力。
‌安全功能‌：支持安全启动、JTAG锁、AES加密加速器，以及唯一设备标识符(UID)。
‌丰富外设‌：集成5个12位ADC（3.9MSPS）、24通道ePWM（含12路高分辨率）、4个比较器子系统(CMPSS)、3个可编程增益放大器(PGA)及多种通信接口（CAN FD、USB 2.0、SPI等）。

‌2. 存储配置‌

‌Flash‌：1088KB（5个独立存储区，支持并行编程与执行）。
‌RAM‌：133KB（ECC/奇偶校验保护），含64KB全局共享RAM和专用消息RAM。

‌3. 应用领域‌

‌工业控制‌：伺服驱动、电机控制、电源转换系统。
‌汽车电子‌：电动汽车充电桩、逆变器、车身电子。
‌可再生能源‌：太阳能逆变器、储能系统。

‌4. 关键创新‌

‌ 神经网络处理单元(NPU) ‌：支持600-1200MOPS算力，专用于边缘AI推理（如电弧故障检测）。
‌ 实时固件更新(LFU) ‌：硬件增强支持快速切换新旧固件，最小化停机时间。
‌ 可配置逻辑块(CLB) ‌：提供FPGA-like自定义逻辑功能，扩展外设能力。

‌5. 封装选项‌

提供128-pin至56-pin多种封装，包括TQFP、LQFP和VQFN，工作温度范围-40°C至150°C（工业级）/125°C（车规级）。

‌6. 开发支持‌

配套评估板（TMDSCNCD28P55X）和开发套件（LAUNCHXL-F28P55X），支持C2000Ware软件生态。

‌文档结构‌
包含引脚配置、电气特性、功能框图及详细外设说明（如ADC时序、PWM分辨率），并强调热设计注意事项与ESD防护要求。

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