在嵌入式系統(tǒng)和實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域，德州儀器（TI）的C2000系列微控制器（MCU）一直以其卓越的性能和可靠性著稱。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，德州儀器在C2000系列上持續(xù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，推出了新一代產(chǎn)品，以滿足工業(yè)和汽車應(yīng)用中對高性能、高可靠性和智能化的日益增長的需求。

穩(wěn)坐MCU屆30年頭把交椅

C2000系列自1994年推出第一顆TMS320C10處理器以來，已經(jīng)走過了30年的輝煌歷程。從最初的16位運(yùn)算位寬，到如今的64位運(yùn)算位寬，C2000系列不斷迭代升級(jí)，加入了浮點(diǎn)運(yùn)算單元、數(shù)學(xué)運(yùn)算協(xié)處理器、三角函數(shù)運(yùn)算器、向量運(yùn)算加速單元等，以及不斷優(yōu)化的PWM和ADC等外設(shè)。特別是2023年的280015X，德州儀器將CPU內(nèi)核做成Lock Step，用2顆CPU鎖步運(yùn)行，支持器件本身的功能安全。

德州儀器中國區(qū)技術(shù)支持總監(jiān)師英先生表示，C2000系列的核心在于其對實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的深刻理解和持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的核心要義在于對真實(shí)物理世界進(jìn)行精密的傳感，通過ADC與采樣電路將模擬信號(hào)采集并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過一系列復(fù)雜的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換與運(yùn)算，最終通過PWM輸出至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在這個(gè)過程中，處理器（MCU）或DSP扮演著系統(tǒng)的智慧大腦角色，而Sensing部分則如同感官，執(zhí)行機(jī)構(gòu)則相當(dāng)于肌肉系統(tǒng)。

F28P55X系列：集成NPU的創(chuàng)新之作

F28P55X芯片是德州儀器首次在C2000系列中引入NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元）的產(chǎn)品。這一AI加速器，或稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推論加速引擎，能夠獨(dú)立完成AI領(lǐng)域常見的運(yùn)算算子。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推論運(yùn)算中，卷積運(yùn)算占據(jù)了主導(dǎo)地位。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速單元，其性能將比使用C2000的CPU提高5-10倍。

據(jù)介紹，F28P55X在太陽能及供電系統(tǒng)中的電弧檢測應(yīng)用中展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。電弧檢測的準(zhǔn)確率可高達(dá)99%，這對于預(yù)防火災(zāi)和提高系統(tǒng)安全性至關(guān)重要。F28P55X的運(yùn)算機(jī)制使得故障檢測的準(zhǔn)確率大幅提升，優(yōu)化了電子系統(tǒng)的尺寸與成本。

F28P55X系列產(chǎn)品的特性參數(shù)頗為亮眼，其內(nèi)置的Flash memory最高可達(dá)1.1MB。對于實(shí)時(shí)系統(tǒng)而言，ADC與高精度PWM是兩大核心外設(shè)。同時(shí)，F(xiàn)28P55X提供了24個(gè)高精度PWM通道以及最多39個(gè)ADC通道。資料顯示，F(xiàn)28P55X并非單一器件，而是一個(gè)涵蓋多種配置的系列，預(yù)計(jì)該系列將陸續(xù)推出多達(dá)40余款型號(hào)，以滿足市場的多樣化需求。

F29H85x系列：C2000內(nèi)核的重大升級(jí)

F29H85x系列則代表著C2000內(nèi)核的一次重大升級(jí)。這是從C28迭代至C29版本，時(shí)隔二十三年后的一次迭代升級(jí)。德州儀器采用了超長指令集架構(gòu)，使得單個(gè)機(jī)器周期內(nèi)能同時(shí)執(zhí)行8條指令。這一改進(jìn)使得基礎(chǔ)運(yùn)算性能相較于C28提高了2倍以上。

以FFT為例，C29的FFT性能相較于C28提高了5倍；對于馬達(dá)控制所需要的數(shù)學(xué)運(yùn)算來講，C29的平均性能會(huì)是C28的1.8倍；對于數(shù)字電源變換的一些數(shù)學(xué)運(yùn)算，C29的運(yùn)算性能會(huì)是C28的2.8倍。

F29H85x系列在功能安全方面可達(dá)到汽車領(lǐng)域ISO26262標(biāo)準(zhǔn)的ASIL-D級(jí)別，即最高標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)，在工業(yè)領(lǐng)域也符合IEC61508的SIL-3級(jí)別，同樣是工業(yè)安全的最高標(biāo)準(zhǔn)。在信息安全方面，引入了行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用的HSM，使得該系列器件能夠滿足全球不同地區(qū)對于信息安全的各種嚴(yán)格要求。

邊緣AI與實(shí)時(shí)控制的結(jié)合

邊緣AI指的是所有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理算法均在設(shè)備端（即邊緣側(cè)）執(zhí)行與運(yùn)算。這一模式的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：實(shí)時(shí)性得到顯著提升、NPU降低系統(tǒng)整體功耗、提升數(shù)據(jù)采集與傳輸安全性。

SOLAX已成功開發(fā)出基于F28P55X的電弧檢測模塊。該模塊單次電弧判斷時(shí)間可縮短至5毫秒，且在檢測到電弧后的0.2秒內(nèi)即可迅速自動(dòng)切斷電路，這是實(shí)際產(chǎn)品的PCB，其誤報(bào)率近乎為零。這一成果展示了邊緣AI技術(shù)在提高太陽能裝置的電弧故障檢測準(zhǔn)確性方面的潛力。

一如既往的豐富生態(tài)

為了讓客戶能夠更容易地開發(fā)和基于C2000的應(yīng)用，德州儀器提供了豐富的生態(tài)系統(tǒng)支持。從參考設(shè)計(jì)到硬件和軟件的設(shè)計(jì)源文件，再到軟件和工具的支持，德州儀器一應(yīng)俱全。特別是從F28遷移到F29的過程中，提供了專門的遷移工具，幫助客戶快速將基于F28的設(shè)計(jì)系統(tǒng)遷移到F29上。

在功能安全方面，F29整個(gè)系列產(chǎn)品以及F28P55X的部分汽車級(jí)產(chǎn)品都獲得了ISO26262的功能安全認(rèn)證。開發(fā)工具也經(jīng)過了全面的準(zhǔn)備，包括診斷庫和安全的開發(fā)工具等。在建模和仿真方面，支持ETAS和MathWorks的建模仿真工具。此外，還提供了各種不同配置的開發(fā)板以及免費(fèi)的CCS和SysConfig可視化配置工具。

在信息安全方面，特別是在汽車領(lǐng)域，德州儀器與VECTOR的HSM庫合作，同時(shí)，也正在積極與國內(nèi)的信息安全合作伙伴展開合作，例如伊世智能等合作伙伴將支持HSM開發(fā)，為客戶提供符合國內(nèi)商業(yè)秘密標(biāo)準(zhǔn)的加密庫。

伴隨著F28P55X和F29H85x系列的推出，更加印證師英先生所說的：“德州儀器的核心原則是始終聚焦于客戶需求與市場需求，致力于打造出更加可靠、安全、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的電子產(chǎn)品。”。