TMS320F28P650DH 微控制器技术文档总结

科技绿洲 2025-09-29 1549

描述

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。
*附件：tms320f28p650dh.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，加速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%）。

在辅助 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，增加了一个硬件冗余检查器，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，从三相逆变器到先进的多电平电源拓扑。PWM已通过最小死区逻辑（MINDL）和非法组合逻辑（ICL）功能进行了增强。

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。

该设备提供 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。

从安全的角度来看，F28P65x 支持众多安全推动因素。有关更多详细信息，请参阅 C2000™ 实时微控制器的工业功能安全和 C2000™ 实时微控制器的汽车功能安全。

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
微控制器

方框图

微控制器

1. 产品概述

TMS320F28P65x (F28P65x) 是德州仪器(TI) C2000™实时微控制器家族成员，专为高效率电力电子应用设计，包括高功率密度、高开关频率以及支持IGBT、GaN和SiC技术的应用。

2. 主要特性

实时处理能力

包含最多三个CPU：两个32位C28x DSP CPU和一个CLA CPU，均运行在200MHz
提供相当于1000MHz Arm Cortex-M7设备的实时信号链处理性能
支持IEEE 754双精度(64位)浮点单元(FPU)
具有三角函数数学单元(TMU)和快速整数除法(FINTDIV)指令

内存配置

1.28MB CPU可映射闪存(ECC保护)，5个闪存库
248KB RAM(增强奇偶校验保护)
支持外部存储器接口(EMIF)

模拟子系统

三个模数转换器(ADC)，支持16位(1.19MSPS)和12位(3.92MSPS)模式
11个带12位DAC参考的窗口比较器
两个12位缓冲DAC输出

控制外设

36个PWM通道，全部支持150ps高分辨率(HRPWM)
7个增强捕获(eCAP)模块
6个增强正交编码器脉冲(eQEP)模块
16个Sigma-Delta滤波器模块(SDFM)输入通道

通信外设

EtherCAT从设备控制器(ESC)
USB 2.0 (MAC + PHY)
四个高速SPI端口(最高50MHz)
两个CAN FD/MCAN控制器

3. 应用领域

伺服驱动控制模块
机器人伺服驱动
CNC控制
太阳能逆变器
电动汽车充电基础设施
工业AC-DC电源
三相UPS系统

4. 封装选项

256球nFBGA (ZEJ后缀)
176引脚HLQFP (PTP后缀)
169球nFBGA (NMR后缀)
100引脚HTQFP (PZP后缀)

5. 安全特性

高级加密标准(AES)加速器
双区安全架构
功能安全合规性(ISO 26262认证至ASIL B，IEC 61508认证至SIL 2)

6. 温度范围

环境温度(TA)：-40°C至125°C(工业和汽车级)

该文档详细介绍了TMS320F28P65x系列微控制器的技术规格、功能特性、引脚配置和应用场景，为电力电子和实时控制应用提供了高性能的解决方案。

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