電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）近日，德州儀器（TI）宣布推出了兩款全新的實(shí)時(shí)微控制器系列——TMS320F28P55x系列和F29H85x系列。其中，TMS320F28P55x系列不僅內(nèi)部集成了浮點(diǎn)單元 (FPU)、三角函數(shù)加速器 (TMU) 和 VCRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）擴(kuò)展指令集，同時(shí)該系列器件還內(nèi)部集成了NPU計(jì)算單元，進(jìn)一步增強(qiáng)了該系列MCU對(duì)算法模型的支持能力。

據(jù)介紹，TMS320F28P55x系列是德州儀器C2000實(shí)時(shí)微控制器系列中一款可擴(kuò)展、超低延遲器件，因此也被定義為業(yè)界首款集成NPU的實(shí)時(shí)MCU。

德州儀器C2000基于32位C28x DSP內(nèi)核打造，主頻達(dá)到了150MHz。C28x DSP內(nèi)核針對(duì)實(shí)時(shí)性應(yīng)用做了專門的優(yōu)化，借鑒了DSP、RISC和MCU內(nèi)核的領(lǐng)先特性，能夠高效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和指令的并行執(zhí)行，因此在實(shí)時(shí)性方面，32位C28x DSP內(nèi)核表現(xiàn)出來(lái)的能力相當(dāng)于300MHz主頻的Arm Cortex-M7內(nèi)核。

當(dāng)然，C28x DSP內(nèi)核不只是實(shí)時(shí)性強(qiáng)，其處理能力也很出色，支持FPU、TMU和VCRC。其中，通過(guò) IEEE 754單精度浮點(diǎn)單元FPU32可以擴(kuò)展C28x DSP內(nèi)核CPU方面的能力，增加單精度浮點(diǎn)運(yùn)算的寄存器和指令；TPU則能夠更進(jìn)一步，利用C28x DSP內(nèi)核和FPU計(jì)算能力，支持非線性比例積分微分 (NLPID) 控制，加速三角函數(shù)方面的運(yùn)算性能；VCRC提供了一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)驗(yàn)證大型數(shù)據(jù)塊、通信包、代碼段里面數(shù)據(jù)的完整性。當(dāng)然，C28x DSP內(nèi)核也具有極強(qiáng)的除法能力，提供快速整數(shù)除法單元，支持無(wú)符號(hào)和有符號(hào)格式。

TMS320F28P55x系列也提供可編程控制律加速器 (CLA)，能夠?qū)⒋罅康某Ｒ娙蝿?wù)從主C28x CPU上卸載。CLA是一款與CPU并行執(zhí)行的獨(dú)立32位浮點(diǎn)數(shù)學(xué)加速器，支持IEEE 754單精度浮點(diǎn)指令，在實(shí)時(shí)信號(hào)鏈性能方面相當(dāng)于基于200MHz Arm Cortex-M7的器件。此外，CLA 自帶專用存儲(chǔ)資源，它可以直接訪問(wèn)典型控制系統(tǒng)中所需的關(guān)鍵外設(shè)。與硬件斷點(diǎn)和硬件任務(wù)切換等主要特性一樣，ANSI C子集支持是標(biāo)準(zhǔn)配置。

在計(jì)算能力上，TMS320F28P55x系列最顯著的改變是增加了NPU。NPU的設(shè)計(jì)目的是進(jìn)行深度學(xué)習(xí)計(jì)算，具有非常高的計(jì)算效率和能耗效率，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成大規(guī)模的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算任務(wù)?，其主要的優(yōu)勢(shì)包括高效性、低延遲、穩(wěn)定性和可編程性?。通過(guò)加入NPU計(jì)算單元，TMS320F28P55x系列可以使用預(yù)先訓(xùn)練的模型支持機(jī)器學(xué)習(xí)推理。NPU能夠處理600–1200MOPS（兆次運(yùn)算/秒），并且為電弧故障檢測(cè)或電機(jī)故障檢測(cè)提供模型支持，與僅基于軟件的實(shí)現(xiàn)方案相比，將NN推理周期改進(jìn)了高達(dá)10倍。使用TI的Model Composer GUI或Tiny ML Modelmaker加載和訓(xùn)練模型，以獲得高級(jí)功能集。

TMS320F28P55x系列的主要應(yīng)用領(lǐng)域是電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電器，混合動(dòng)力、電動(dòng)和動(dòng)力總成系統(tǒng)，太陽(yáng)能和電動(dòng)汽車充電，數(shù)字電源，車身電子裝置與照明，測(cè)試與測(cè)量。目前，在一些國(guó)家和地區(qū)，光儲(chǔ)充系統(tǒng)和數(shù)字電源需要強(qiáng)制提供拉弧檢測(cè)的能力，以提升系統(tǒng)的安全性和可靠性。目前，德州儀器也提供AI電弧故障檢測(cè)工程算法，感興趣的工程師可以到德州儀器官網(wǎng)進(jìn)行深入的了解。那么，在擁有集成NPU的MCU之后，德州儀器MCU可以更好地支持這些算法，以幫助終端提升智能化的水平和效率。還有一點(diǎn)需要特別指出的是，TMS320F28P55x系列支持使用GaN和SiC技術(shù)。

同時(shí)，TMS320F28P55x系列也是高度集成的MCU產(chǎn)品系列，支持高達(dá)1088KB的閃存存儲(chǔ)器，可以將其分解為四個(gè)256KB存儲(chǔ)體和一個(gè)64KB存儲(chǔ)體，這五個(gè)存儲(chǔ)器是相對(duì)獨(dú)立的，且都支持ECC保護(hù)功能。片上集成5個(gè)3.9MSPS 12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，每個(gè)ADC具有四個(gè)集成后處理塊 (PPB)，還有個(gè)帶12位參考數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 的窗口比較器 (CMPSS)，這些模擬單元能夠與處理單元和PWM單元緊密耦合，以提供更好的實(shí)時(shí)信號(hào)鏈性能。

在系統(tǒng)外設(shè)方面，TMS320F28P55x系列提供6通道直接存儲(chǔ)器存取 (DMA) 控制器，91個(gè)獨(dú)立可編程多路復(fù)用通用輸入/輸出 (GPIO)，以及增強(qiáng)型外設(shè)中斷擴(kuò)展 (ePIE)；在通信外設(shè)方面，TMS320F28P55x系列一個(gè)電源管理總線 (PMBus) 接口，各種業(yè)界通用通信端口（如SPI、SCI、I2C、PMBus、LIN和CAN）。

結(jié)語(yǔ)

德州儀器C2000實(shí)時(shí)MCU在產(chǎn)業(yè)界成名已久，為工業(yè)、汽車、家用電器等各種設(shè)備提供高實(shí)時(shí)性的控制功能。如今，TMS320F28P55x系列繼承了傳統(tǒng)C2000 MCU的實(shí)時(shí)性能力，并通過(guò)集成NPU提升了智能化水平，對(duì)于AI拉弧檢測(cè)以及電機(jī)故障預(yù)測(cè)等算法模型有著更強(qiáng)的支持能力。