F28M36x Concerto™ 微控制器：多核心系统的工业控制利器

一、引言

在工业控制和自动化领域，对于高性能、高可靠性的微控制器需求日益增长。F28M36x Concerto™ 微控制器凭借其独特的多核心架构和丰富的外设资源，成为了众多工程师的首选。本文将深入探讨 F28M36x 微控制器的特点、应用以及相关技术细节。

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二、设备概述

2.1 特点

F28M36x 微控制器具有多个子系统，每个子系统都有其独特的功能和特性。

• 主系统（Master Subsystem）：采用 Arm® Cortex® - M3 内核，运行频率可达 125 MHz。具备丰富的嵌入式内存，包括高达 1MB 的闪存（ECC）、128KB 的 RAM（ECC 或奇偶校验）、64KB 的共享 RAM 和 2KB 的 IPC 消息 RAM。同时，拥有多种通信接口，如 5 个通用异步收发器（UARTs）、4 个同步串行接口（SSIs）、1 个串行外设接口（SPI）、2 个 I2C 接口、USB OTG + PHY、10/100 ENET 1588 MII 以及 2 个 CAN 模块等。此外，还配备了 32 通道的微直接内存访问（µDMA）、双安全区（每个区域 128 位密码）、外部外设接口（EPI）和微循环冗余校验（µCRC）模块等。
• 控制子系统（Control Subsystem）：基于 TMS320C28x 32 位 CPU，运行频率为 150 MHz。具有 C28x 核心硬件内置自测试功能，嵌入式内存包括高达 512KB 的闪存（ECC）、36KB 的 RAM（ECC 或奇偶校验）、64KB 的共享 RAM 和 2KB 的 IPC 消息 RAM。还具备 IEEE - 754 单精度浮点单元（FPU）、Viterbi、复数学、CRC 单元（VCU）、串行通信接口（SCI）、SPI、I2C、6 通道直接内存访问（DMA）、12 个增强型脉冲宽度调制器（ePWM）模块、6 个 32 位增强型捕获（eCAP）模块、3 个 32 位增强型正交编码器脉冲（eQEP）模块、多通道缓冲串行端口（McBSP）、EPI 和一个安全区（128 位密码）等。
• 模拟子系统（Analog Subsystem）：拥有双 12 位模数转换器（ADCs），采样率高达 2.88 MSPS，最多支持 24 个通道，配备 4 个采样保持（S/H）电路和最多 6 个带有 10 位数字 - 模拟转换器（DAC）的比较器。
• 其他特性：采用 289 - 球 ZWT 新型细间距球栅阵列（nFBGA）封装，有不同的温度选项可供选择，包括 - 40ºC 至 105ºC 以及 - 40ºC 至 125ºC 的结温范围。

2.2 应用

F28M36x 微控制器广泛应用于多个领域，如自动化分拣设备、伺服驱动控制模块、CNC 控制、AC 输入无刷直流电机驱动、中央逆变器、DC 输入无刷直流电机驱动、串式逆变器、工业 AC - DC 转换、AC 驱动控制模块以及三相 UPS 等。

2.3 描述

Concerto 系列是一种多核心片上系统微控制器单元（MCU），具有独立的通信和实时控制子系统。F28M36x 系列是 Concerto 家族的第二代产品。通信子系统基于行业标准的 32 位 Arm Cortex - M3 CPU，具备多种通信外设；实时控制子系统基于 TI 领先的 32 位 C28x 浮点 CPU，拥有灵活且高精度的控制外设。此外，还共享高速模拟子系统和补充 RAM 内存，以及片上电压调节和冗余时钟电路。同时，考虑了安全因素，包括纠错码（ECC）、奇偶校验和代码安全内存等，并有相关文档协助进行系统级工业安全认证。

三、设备比较

3.1 不同型号对比

F28M36x 系列有多个型号，如 P63C2、P53C2、H53B2 和 H33B2。不同型号在主系统和控制子系统的速度、内存容量、外设功能等方面存在差异。例如，主系统中，P63C2 的 Arm Cortex - M3 内核速度为 125 MHz，而 H53B2 和 H33B2 为 100 MHz；在闪存容量方面，P63C2 为 1024KB，而其他型号为 512KB。控制子系统中，各型号的 C28x 内核速度均为 150 MHz，但部分功能如 VCU 仅在部分型号中存在。

3.2 速度组合

Cortex - M3 和 C28x 内核的速度组合有一定限制。Cortex - M3 内核的最大运行频率为 125 MHz，时钟分频器只能取 /1、/2 或 /4。当 C28x 配置为 150 MHz 时，Cortex - M3 的最快允许频率为 75 MHz；若 Cortex - M3 配置为 125 MHz，C28x 的最大频率限制为 125 MHz；若 Cortex - M3 配置为 100 MHz，C28x 的最大频率限制为 100 MHz。

四、终端配置和功能

4.1 引脚图

F28M36x 采用 289 - 球 ZWT 新型细间距球栅阵列封装，文档提供了引脚图，通过不同象限的图示展示了引脚的位置和信号名称。

4.2 信号描述

详细描述了各种信号的功能和特性，包括 ADC 参考输入、模拟比较器输入、DAC 输入、模拟模块电源和地、模拟比较器结果（数字）以及 GPIO 组和外设信号等。例如，ADC1V_REFHI 和 ADC1V_REFLO 分别为 ADC1 的外部高参考和低参考，仅在 ADC 外部参考模式下使用。

五、总结

F28M36x Concerto™ 微控制器以其多核心架构、丰富的外设资源和良好的安全性能，为工业控制和自动化领域提供了强大的解决方案。不同型号的差异可以满足不同应用场景的需求，工程师可以根据具体项目的要求选择合适的型号。在实际设计中，需要充分考虑内核速度组合、内存需求、外设功能等因素，以实现最佳的性能和可靠性。你在使用 F28M36x 微控制器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。