TMS320F280039微控制器技术文档总结

科技绿洲 2025-09-30 1405

描述

TMS320F28003x （F28003x）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，并支持使用 GaN 和 SiC 技术。
*附件：tms320f280039.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 120 MHz 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通用算法。

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 有自己的专用内存资源，它可以直接访问典型控制系统中所需的关键外设。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。

F28003x 支持高达 384KB （192KW）的闪存，分为三个 128KB （64KW）组，可实现并行编程和执行。高达 69KB （34.5KW）的片上 SRAM 也可用于补充闪存。

F28003x 上的实时固件更新硬件增强功能允许从旧固件快速切换上下文到新固件，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 F28003x 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。16 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电源拓扑的各种功率级。

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、CAN 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。快速串行接口（FSI）可跨隔离边界实现高达 200Mbps 的稳健通信。

特性

TMS320C28x 32 位 DSP 内核，频率为 120 MHz
- IEEE 754 浮点单元（FPU）
  - 支持快速整数除法（FINTDIV）
- 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）
- 十个硬件断点（带 ERAD）
可编程控制律加速器（CLA）
- 120兆赫
- IEEE 754 单精度浮点指令
- 独立于主 CPU 执行代码
片上存储器
- 384KB （192KW）闪存（ECC 保护），跨三个独立银行
- 69KB （34.5KW） RAM（ECC 保护）
- 安全
  - JTAGLOCK的
  - 零针引导
  - 双区安全
时钟和系统控制
- 两个内部 10 MHz 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
系统外围设备
- 6 通道直接内存访问（DMA）控制器
- 55 个可单独编程的多路复用通用输入/输出（GPIO）引脚
- 模拟引脚上的 23 个数字输入
- 模拟引脚上的 2 个数字输入/输出（AGPIO）
- 增强型外设中断扩展（ePIE）
- 支持多种低功耗模式（LPM）
- 嵌入式实时分析和诊断（ERAD）
- 唯一识别（UID）号码
通信外设
- 一个电源管理总线（PMBus）接口
- 两个集成电路间（I2C）接口
- 一个控制器局域网（CAN/DCAN）总线端口
- 一个具有灵活数据速率（CAN FD/MCAN）总线端口的控制器局域网
- 两个串行外设接口（SPI）端口
- 两个UART兼容串行通信接口（SCI）
- 两个兼容 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
- 三个 4 MSPS、12 位模数转换器（ADC）
  - 多达 23 个外部通道（包括两个 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
- 两个12位缓冲DAC输出
增强的控制外设
- 16 个 ePWM 通道，其中 8 个通道具有高分辨率能力（150 ps 分辨率）
  - 集成死区支持
  - 集成硬件跳闸区（TZ）
- 三个增强型捕获（eCAP）模块
  - 高分辨率捕获（HRCAP）可在三个 eCAP 模块之一上使用
- 两个增强型正交编码器脉冲（eQEP）模块，支持 CW/CCW 工作模式
- 八个 Σ-Δ 滤波器模块（SDFM）输入通道（每个通道两个并行滤波器）
  - 标准 SDFM 数据过滤
  - 比较器过滤器，用于对高值或低值情况采取快速行动
- 嵌入式码型发生器（EPG）
可配置逻辑块（CLB）
- 4 块
- 增强现有外设功能
- 支持职位管理器解决方案
主机接口控制器（HIC）
- 从外部主机访问内部存储器
背景 CRC （BGCRC）
- 对 32 位数据进行一个周期的 CRC 计算
高级加密标准（AES）加速器
实时固件更新（LFU）
- 从旧固件到新固件的快速上下文切换
- 闪存擦除时间改进
诊断功能
- 内存开机自检（MPOST）
- 硬件内置自检（HWBIST）
符合功能安全标准（仅限 PZ 和 Q100 PM 封装）
- 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
- 硬件能力高达 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 和 SIL 2（仅限 PZ 和 Q100 PM 封装）
选择方案：
- 100引脚薄型四通道扁平封装（LQFP）[PZ后缀]
- 80引脚薄型四通道扁平封装（LQFP）[PN后缀]
- 64 引脚（LQFP） [PM 后缀]
- 48 针（LQFP） [PT 后缀]
温度选项：
- 自由空气（T A）：–40°C 至 125°C
- 结（T J）：–40°C 至 150°C

参数
开关频率

方框图
开关频率

1. 产品概述

TMS320F28003x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GaN和SiC技术。该系列器件具有：

32位C28x DSP核心，主频120MHz
浮点运算单元(FPU)和三角函数加速单元(TMU)
可编程控制律加速器(CLA)，独立120MHz浮点运算
384KB闪存(ECC保护)和69KB RAM(ECC保护)
实时控制子系统优化用于电机驱动、数字电源等应用

2. 关键特性

处理器与加速器

C28x CPU @120MHz，支持FPU32/TMU/VCRC指令
独立CLA协处理器@120MHz
6通道DMA控制器
硬件CRC引擎和背景CRC计算

存储系统

3×128KB闪存bank(共384KB)，支持并行编程/执行
69KB SRAM(包括4KB专用RAM, 32KB本地共享RAM等)
ECC保护机制覆盖闪存和主要RAM区域

模拟子系统

3个12位ADC(4MSPS，共23个外部通道)
4个比较器子系统(CMPSS)带12位DAC
2个12位缓冲DAC输出
集成温度传感器

控制外设

16通道ePWM(8通道支持高分辨率)
3个eCAP模块(1个支持高分辨率捕获)
2个eQEP编码器接口
8通道Σ-Δ滤波器(SDFM)

通信接口

2个SPI, 2个SCI(UART), 2个I2C
1个CAN/DCAN, 1个CAN FD/MCAN
1个PMBus, 2个LIN接口
高速串行接口(FSI)达200Mbps

3. 安全特性

双区安全架构
JTAG锁定功能
安全启动支持
AES-128加密加速器
功能安全认证(部分型号支持ASIL B/SIL 2)

4. 封装选项

提供多种封装选择：

100引脚LQFP(PZ)
80引脚LQFP(PN)
64引脚LQFP(PM)
48引脚LQFP(PT)

5. 应用领域

广泛应用于：

电机驱动(伺服/BLDC)
数字电源(UPS/太阳能逆变器)
电动汽车(车载充电器/电机控制)
工业自动化(机器人/PLC)
家电(空调压缩机)

6. 开发支持

TMDSCNCD280039C评估板
C2000Ware软件开发包
丰富的技术文档和参考设计

该系列微控制器通过高性能模拟集成、灵活的控制外设和丰富的通信接口，为实时控制应用提供了完整的解决方案。

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