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打造環保世界,TI Concerto完美實現控制+連接演繹動聽協奏曲

2011-06-27
作者:電子技術應用網:陳穎瑩

   Concerto知道是什么意思嗎?答案是——協奏曲。這也是德州儀器(TI)最新雙核MCU的名字。之所以叫這個名字,我想應該是因為它物如其名,可以很好的協調一些應用。

   近日,德州儀器半導體事業部C2000業務拓展經理陳思儒向記者揭示了Concerto的奧秘。陳經理首先給記者看了一段視頻(http://www.viuna.cn/video/487.html),簡明扼要地闡述了該Concerto的四大目標應用領域,即家用電器電機變速控制、混合動力電動汽車、數字電源以及太陽能逆變器。這些領域全都與“十二五”規劃有關,能夠很大程度上節能減排,讓世界更環保。

   陳經理打了個比方,如果使用智能電表、效率更高的HVAC 及照明、能智能充電的電動汽車,進行更好的測量和查驗,優化電壓分配,支持太陽能及風力發電,以上這些加起來,將給美國節省12.06%左右的能源,折合成現金就是524億美元。這對人口眾多、資源有限的中國絕對是一件十分具有誘惑力的事情。

   如何做到以上這些呢?控制+連接是一個很好的解決方案。TI基于其C2000系列在馬達控制、數字電源等實時控制領域15年的豐富經驗,推出了集成C28x內核和ARM Cortex-M3內核的雙核Concerto MCU。其中,C28x內核用于密集型處理的實時控制,Cortex-M3用于主機通信,如做中斷、與外設的連接等。

   在此之前,對MCU的一般性挑戰是:在理想控制與主機通信之間進行權衡折衷,Concerto則消除了這些憂慮,兩個子系統各自獨立地完成自己的主要任務。這種單芯片解決方案降低了復雜度,處理器之間快速的通信縮短了延遲。

    圖1為Concerto內部架構圖。其中,控制子系統以C28x為核心完成精確控制,其具有業界領先的計算能力、擴展指令集、業界最高分辨率PWM、低延遲控制環路、實際的模塊化控制軟件、高速精準型模擬以及高度靈活的控制架構。主機子系統負責穩健的通信,具有非常完整的外設,如以太網、CAN、I2C、USB、UART等。主機子系統實現了開發人員的生態環境,負責操作系統、中間件、軟件(SW) 基礎結構。此外,主機子系統還有一些附加功能,如自然用戶界面、運動模式和安全性。從圖1也可以看出,有一個共享區,可以讓兩個單獨運行的子系統進行數據交換。

  圖1 Concerto內部架構圖

   以能耗較高的工業自動化領域為例,使用Concerto意味著控制子系統可以實現變速電機控制(轉矩和轉速)、多種電機以及精確感測;而主機子系統可以實現實時操作系統、通信橋接器、運動模式和系統管理。再來看看Concerto在服務器群的應用,控制子系統可以用來完成功率轉換(AC/DC)、多個電壓軌及負載、驅動高效拓撲和電源保護;主機子系統可以用來進行系統管理、負載平衡以及診斷系統。就這樣,Concerto十分完美的協調了控制和連接功能,最大程度的實現環保。

    陳經理還特意強調了Concerto的安全特性。(1)錯誤檢測及校正。高達1 MB 的閃存及具有糾錯(ECC) 能力的132KB RAM;在CAN 和中斷寄存器上提供了奇偶校驗功能,循環冗余檢驗(CRC);用于過流及過壓保護的比較器。(2)功能冗余。具有兩個內核,因而允許每個內核檢驗另一個內核以確保功能得到準確執行;兩個ADC 提供了可靠監視輸入測量的能力;兩個時鐘用于備份;多個系統看門狗。例如,主機子系統檢測控制子系統是否穩定,而控制子系統也可以反過來監測主機子系統,即可以互相偵測或互相幫忙,并且同時做備份,這在汽車電子上會用的比較多。(3)保護特性。在GPIO 和寄存器上提供了鎖定保護功能;用于軟件知識產權(IP) 保護的內存保護;永久禁用JTAG 以提供防盜保護。這些保護特性可以讓企業避免一些由于工程師跳槽帶來的風險。

    此外,與使用TI很多產品一樣,用戶可以輕松地擴展設計并專注于差異化。因為在整個C2000 平臺上提供了兼容性,以最大限度地提高代碼的重復使用率;明確分區的軟件基礎架構;模塊化的controlCARD與專用套件相兼容。

   最后,陳經理還向記者展示了Concerto在其目標應用之一——太陽能逆變器中應用的結構框圖,如圖2所示。由于兩個子系統是單獨運行的,所以在同一時間內,電池系統的控制加與不加可以看具體應用,可以掛在電網里,也可以直接提供外面的電源、電壓控制,所有這些TI都有系列的解決方案。

圖2  Concerto在太陽能逆變器中應用的結構框圖

   正如Piccolo、Davinci、Sitara一樣,Concerto不但名字好聽,性能也有其獨到之處,相信也能像TI其他嵌入式處理器一樣,獲得用戶的廣泛認可,演繹出動聽的協奏曲。

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