TMS320F28P659SH-Q1微控制器技术文档总结

TMS320F28P65x （F28P65x） 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，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 IGBT、GaN 和 SiC 技术的使用。
实时控制子系统基于 TI 的 32 位 C28x DSP 内核，该内核在每个内核中为从片上闪存或 SRAM 运行的浮点或定点代码提供 200MIPS 的信号处理性能。这相当于基于 Cortex-M7® 的器件上的 400MHz 处理能力（C28x DSP 内核的性能是 Cortex-M7® 内核的两倍）。C28x CPU 通过三角数学单元 （TMU） 和 VCRC（循环冗余校验）扩展指令集进一步增强，加快了实时控制系统的关键通用算法。扩展指令集支持 IEEE 双精度 64 位浮点数学运算。最后，控制律加速器 （CLA） 使每个内核具有额外的 200MIPS 独立处理能力。这相当于基于 Cortex-M7® 的设备上的 280MHz 处理能力（CLA CPU 的性能比 Cortex-M7® 内核高 40%）。
*附件：tms320f28p659sh-q1.pdf

辅助 C28x CPU 中添加了锁步双 CPU 比较器选项以及 ePIE 和 DMA，用于检测永久性和瞬态故障。为了允许从现有固件快速切换到新固件，F28P65x 中添加了实时固件更新 （LFU） 的硬件增强功能。

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。模数转换器 （ADC） 已增强多达 40 个模拟通道，其中 22 个具有通用输入/输出 （GPIO） 功能。通过硬件改进，过采样的实现大大简化。对于安全关键型 ADC 转换，添加了硬件冗余检查器，能够比较来自多个 ADC 模块的 ADC 转换结果，以确保一致性，而无需额外的 CPU 周期。36 个与频率无关的 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 已通过最小死区逻辑 （MINDL） 和非法组合逻辑 （ICL） 功能得到增强。

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。

该器件提供 EtherCAT 子设备控制器和其他行业标准协议，如 CAN FD 和 USB 2.0。快速串行接口 （FSI） 可跨隔离边界实现高达 200Mbps 的稳健通信。

作为一款高度连接的设备，F28P65x 还提供各种安全推动器，帮助设计人员实施其网络安全策略，并支持硬件加密、安全 JTAG 和安全启动等功能。

特性

实时处理

• 最多包含三个 CPU：两个 32 位 C28x DSP CPU 和一个 CLA CPU，运行频率均为 200MHz
• 在实时信号链性能方面，提供相当于基于 1000MHz Arm Cortex-M7 的器件的总处理能力（参见展示 C2000™ 控制 MCU 优化信号链的实时基准应用说明)
• C28x DSP 架构
  • IEEE 754 双精度（64 位）浮点单元 （FPU）
  • 三角数学单元 （TMU）
  • 快速整数除法 （FINTDIV）
  • CRC 引擎和指令 （VCRC）
• 控制律加速器 （CLA） CPU
  • IEEE 754 单精度浮点
  • 独立于 C28x CPU 执行代码

记忆

• 1.28MB 可映射 CPU 闪存（ECC 保护），带 5 个闪存组
• 248KB RAM（增强型奇偶校验保护）
• 具有 ASRAM、SDRAM 支持或 ASIC/FPGA 的外部存储器接口 （EMIF）

模拟子系统

• 三个模数转换器 （ADC）
  • 16位模式，每个1.19MSPS
  • 12位模式，每个3.92MSPS
  • 多达 40 个单端输入或 19 个差分输入
  • 每个ADC上都有单独的采样保持（S/H），以实现同时测量
  • 转换的硬件后处理
  • 硬件过采样（高达 128 倍）和欠采样模式，具有累加、平均和异常抑制功能
  • 24 个冗余输入通道，灵活性高
  • 自动比较功能安全应用的转换结果
• 11 个窗口比较器，具有 12 位数模转换器 （DAC） 基准电压源
  • 具有斜率补偿功能的 DAC – 支持峰值电流和谷值电流模式控制
  • 内部温度传感器和ADC基准电压源的连接选项
• 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 150ps 高分辨率能力 （HRPWM）
  • 支持最小死区逻辑 （MINDB）、非法组合逻辑 （ICL） 和其他特殊功能（即二极管仿真 [DE]）
  • 支持矩阵转换器、多电平转换器和谐振转换器，无需额外的外部逻辑
• 七个增强型捕获 （eCAP） 模块
  • 高分辨率捕获 （HRCAP） 可在七个 eCAP 模块中的两个上使用
  • 两个新的边沿、脉冲宽度和周期监控单元，可与 ePWM 选通和跳闸事件耦合
  • 增加了 256 个输入，提供更多捕获选项
  • 新的ADC SOC生成能力
  • eCAP 也可用于额外的 PWM
  • 六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
  • 嵌入式码型发生器 （EPG）
• 可配置逻辑块
  • 六个逻辑块，用于增强现有外设功能或定义自定义逻辑，以减少或删除外部 CPLD/FPGA
  • 支持编码器接口，无需FPGA
  • 支持用于功率转换的定制PWM生成

通信外设

• EtherCAT SubordinateDevice（或子设备）控制器 （ESC）
• USB 2.0 （MAC + PHY）
• 快速串行接口 （FSI） 可实现高达 200Mbps 的隔离数据交换
• 四个高速（高达 50MHz）SPI 端口
• 两个串行通信接口 （SCI）（支持 UART）
• 两个高速 （25Mbps） 通用异步接收器/发射器 （UART）
• 两个 I2C 接口 （400Kbps）
• 通过 SPI/SCI/I2C 的外部启动选项
• 两个兼容 UART 的本地互连网络 （LIN） 模块（支持 SCI）
• 电源管理总线 （PMBus） 接口（支持 I2C）
• 一个控制器局域网 （CAN/DCAN）
• 两个具有灵活数据速率的 CAN FD/MCAN 控制器局域网

系统外围设备

• 两个 6 通道直接内存访问 （DMA） 控制器
• 185 个可单独编程的多路复用通用输入/输出 （GPIO） 引脚
• 扩展外设中断控制器 （ePIE）
• 低功耗模式 （LPM） 支持
• 嵌入式实时分析和诊断 （ERAD）
• 背景 CRC （BGCRC）

安全外围设备

• 高级加密标准（AES-128、192、256）加速器
• 安全
  • JTAGLOCK的
  • 零针引导
  • 双区安全
• 唯一识别 （UID） 号码

安全外围设备

• 通过倒数比较更容易实施
• C28x CPU 2 上的锁步
• 内存上电自检 （MPOST）
• 非锁步设备上的硬件内置自检 （HWBIST）
• 符合功能安全标准
  • 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
  • ISO 26262 通过 TÜV SÜD 的 ASIL B 认证
  • 通过 TÜV SÜD 的 IEC 61508 SIL 2 认证

时钟和系统控制

• 两个内部10MHz振荡器
• 片上晶体振荡器
• 2*APLL、BOR、冗余中断矢量RAM
• 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）
• 实时固件更新 （LFU）
  • 从旧固件到新固件的快速上下文切换，无论是否重新启动
• 1.2V 内核，3.3V I/O 设计
  • 用于 1.2V 发电的内部 VREG
  • 欠压复位 （BOR） 电路

选择方案：

• 无铅、绿色包装
• 256 球新型细间距球栅阵列 （nFBGA） [ZEJ 后缀]，13mm × 13mm/0.8mm 间距
• 176引脚PowerPAD™热增强型薄型四通道平板封装（HLQFP）[PTP后缀]，26mm×26mm/0.5mm间距
• 169 球新型细间距球栅阵列 （nFBGA） [NMR 后缀]，9mm × 9mm/0.65mm 间距
• 100 引脚 PowerPAD™ 热增强型薄型四通道平板封装 （HTQFP） [PZP 后缀]，16mm × 16mm/0.5mm 间距

温度

• 环境温度 （TA）：–40°C 至 125°C（工业和汽车认证）

参数

方框图

1. 产品概述

TMS320F28P65x是C2000™实时微控制器家族成员，专为高效电力电子应用设计，支持IGBT、GaN和SiC技术。该系列器件具有超低延迟和可扩展性，适用于工业电机驱动、太阳能逆变器、数字电源、HEV/EV动力总成等应用。

2. 关键特性

2.1 处理子系统

• ‌多核架构‌：包含最多三个CPU（两个32位C28x DSP CPU和一个CLA CPU），均运行于200MHz
• ‌处理能力‌：总处理能力相当于1000MHz Arm Cortex-M7设备
• ‌加速器‌：包含IEEE 754双精度FPU、三角函数加速单元(TMU)和快速整数除法(FINTDIV)
• ‌内存‌：1.28MB闪存(ECC保护)和248KB RAM(增强奇偶校验保护)

2.2 模拟子系统

• ‌ADC‌：三个16位(1.19MSPS)或12位(3.92MSPS)ADC，最多40个单端或19个差分输入
• ‌比较器‌：11个带12位DAC参考的窗口比较器
• ‌DAC‌：两个12位缓冲DAC输出

2.3 控制外设

• ‌PWM‌：36个通道，全部支持150ps高分辨率(HRPWM)
• ‌捕获模块‌：7个增强型捕获(eCAP)模块，其中2个支持高分辨率捕获(HRCAP)
• ‌编码器接口‌：6个增强型正交编码器脉冲(eQEP)模块
• ‌ 可配置逻辑块(CLB) ‌：6个逻辑块，可减少或消除外部CPLD/FPGA需求

2.4 通信外设

• ‌EtherCAT‌：从设备控制器(ESC)
• ‌USB 2.0‌：支持MAC+PHY
• ‌高速接口‌：Fast Serial Interface(FSI)支持200Mbps隔离通信
• ‌其他接口‌：4个SPI、2个I2C、2个SCI、2个CAN FD、1个PMBus等

3. 安全特性

• ‌加密‌：AES-128/192/256加速器
• ‌安全启动‌：支持JTAGLOCK、零引脚启动和双区安全
• ‌功能安全‌：符合ISO 26262(ASIL D)和IEC 61508(SIL 3)标准
• ‌安全认证‌：通过TÜV SÜD认证(ASIL B和SIL 2)

4. 封装选项

• 256球nFBGA(ZEJ)：13×13mm，0.8mm间距
• 176引脚HLQFP(PTP)：26×26mm，0.5mm间距
• 169球nFBGA(NMR)：9×9mm，0.65mm间距
• 100引脚HTQFP(PZP)：16×16mm，0.5mm间距

5. 应用领域

• 工业电机驱动和伺服控制
• 太阳能逆变器(中央逆变器、微逆变器、组串式逆变器)
• 电动汽车充电基础设施
• 能源存储系统
• 工业机器人和机床
• HVAC大型商用电机控制