低成本浮点MCU推动实时控制应用的发展

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随着诸如低能耗电机控制、电力线通信(PLC)、LED照明、可再生能源等成本敏感型应用对实时控制功能要求的不断提高,OEM厂商对更高系统效率与精度的需求也日益迫切。日前,德州仪器(TI)就宣布推出超过15款的最新低成本TMS320F2806x Piccolo浮点MCU,据称可提供能平衡低成本Piccolo与高性能Delfino浮点MCU的性能。

 

‘Piccolo’一词来源于意大利语,意为‘短笛’。TI相关人士此前曾表示,之所以将这些器件命名为Piccolo,主要是因为它将32位MCU的高性能、增强型外设以及小型封装进行了完美结合,设计人员仅需使用一个MCU即可为较高成本的应用添加实时控制与系统管理功能。

 

TI此次在F2806X系列中继续沿用了浮点控制律加速器(CLA)技术。CLA是一款32位浮点数学加速器,可独立执行控制环路算法,并可与C28-CPU并行工作。从而将该CPU解放出来用以处理I/O与反馈回路,可使通用闭环应用性能提高五倍。此外,CLA自带中断控制器,并可直接访问ADCEPWM等外设。

 

 

《电子系统设计》

 

值得一提的是,为了实现理想的效率与功能,TI此次在F2806x系列中还引入了“增强型数学引擎”概念,包括80MHz浮点C28x内核、最新维特比复杂数学单元(VCU)以及CLA选项。TI C2000业务拓展经理陈思儒对记者表示,通过该引擎,F2806x的浮点内核可大幅简化编程,改进与元语言工具的兼容性。与定点解决方案相比,性能可提升约40%;同时,最新VCU复杂数学单元还提供了75条定制数学指令,可加速处理PLC等应用的通信算法,性能提升约7倍左右。

 

电力线调制解调器为例,一个完整的VCU包括了复杂数学单元(CMU)、维特比单元(VU)和CRC单元(CU)。信号在CMU中经过复杂数值算术与FFT计算(2周期复杂数字累乘、1 周期复杂数字累加、2周期复杂MAC),在维特比解码器中进行优化实施(在硬件中执行ADD—比较—选择与追踪),最终通过存储器中存储的数据生成CRC8、CRC16 和CRC32(字节计算,支持PRIME),实现约25倍的性能提升。

 

外设与架构方面,F2806x配备了USB 2.0全速(主机和设备)、CAN以及直接存储器存取(DMA) 机制,可实现更高的通信与吞吐量;以及业界最高分辨率的PWM(根据频率和占空比,可达150ps)、3 MSPS 12位ADC和3 个10位参考的模拟比较器。

 

TI方面还提供低成本F2806x controlSTICK与模块化controlCARD,工程师可通过TI兼容型试验板与实际硬件应用开发工具简化评估工作。同时,为了开发人员便捷地全面发挥F2806x 的特性,免费的controlSUITE软件可提供源代码的应用与数学库以及详细文档,而代码兼容,可在整个C2000平台中扩展的IQmath库则包含了低成本Piccolo系列与高性能Delfino浮点系列。