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打造环保世界,TI Concerto完美实现控制+连接演绎动听协奏曲

2011-06-27
作者:电子技术应用网:陈颖莹

   Concerto知道是什么意思吗?答案是——协奏曲。这也是德州仪器(TI)最新双核MCU的名字。之所以叫这个名字,我想应该是因为它物如其名,可以很好的协调一些应用。

   近日,德州仪器半导体事业部C2000业务拓展经理陈思儒向记者揭示了Concerto的奥秘。陈经理首先给记者看了一段视频(http://www.chinaaet.com/video/487.html),简明扼要地阐述了该Concerto的四大目标应用领域,即家用电器电机变速控制、混合动力电动汽车、数字电源以及太阳能逆变器。这些领域全都与“十二五”规划有关,能够很大程度上节能减排,让世界更环保。

   陈经理打了个比方,如果使用智能电表、效率更高的HVAC 及照明、能智能充电的电动汽车,进行更好的测量和查验,优化电压分配,支持太阳能及风力发电,以上这些加起来,将给美国节省12.06%左右的能源,折合成现金就是524亿美元。这对人口众多、资源有限的中国绝对是一件十分具有诱惑力的事情。

   如何做到以上这些呢?控制+连接是一个很好的解决方案。TI基于其C2000系列在马达控制、数字电源等实时控制领域15年的丰富经验,推出了集成C28x内核和ARM Cortex-M3内核的双核Concerto MCU。其中,C28x内核用于密集型处理的实时控制,Cortex-M3用于主机通信,如做中断、与外设的连接等。

   在此之前,对MCU的一般性挑战是:在理想控制与主机通信之间进行权衡折衷,Concerto则消除了这些忧虑,两个子系统各自独立地完成自己的主要任务。这种单芯片解决方案降低了复杂度,处理器之间快速的通信缩短了延迟。

    图1为Concerto内部架构图。其中,控制子系统以C28x为核心完成精确控制,其具有业界领先的计算能力、扩展指令集、业界最高分辨率PWM、低延迟控制环路、实际的模块化控制软件、高速精准型模拟以及高度灵活的控制架构。主机子系统负责稳健的通信,具有非常完整的外设,如以太网、CAN、I2C、USB、UART等。主机子系统实现了开发人员的生态环境,负责操作系统、中间件、软件(SW) 基础结构。此外,主机子系统还有一些附加功能,如自然用户界面、运动模式和安全性。从图1也可以看出,有一个共享区,可以让两个单独运行的子系统进行数据交换。

  图1 Concerto内部架构图

   以能耗较高的工业自动化领域为例,使用Concerto意味着控制子系统可以实现变速电机控制(转矩和转速)、多种电机以及精确感测;而主机子系统可以实现实时操作系统、通信桥接器、运动模式和系统管理。再来看看Concerto在服务器群的应用,控制子系统可以用来完成功率转换(AC/DC)、多个电压轨及负载、驱动高效拓扑和电源保护;主机子系统可以用来进行系统管理、负载平衡以及诊断系统。就这样,Concerto十分完美的协调了控制和连接功能,最大程度的实现环保。

    陈经理还特意强调了Concerto的安全特性。(1)错误检测及校正。高达1 MB 的闪存及具有纠错(ECC) 能力的132KB RAM;在CAN 和中断寄存器上提供了奇偶校验功能,循环冗余检验(CRC);用于过流及过压保护的比较器。(2)功能冗余。具有两个内核,因而允许每个内核检验另一个内核以确保功能得到准确执行;两个ADC 提供了可靠监视输入测量的能力;两个时钟用于备份;多个系统看门狗。例如,主机子系统检测控制子系统是否稳定,而控制子系统也可以反过来监测主机子系统,即可以互相侦测或互相帮忙,并且同时做备份,这在汽车电子上会用的比较多。(3)保护特性。在GPIO 和寄存器上提供了锁定保护功能;用于软件知识产权(IP) 保护的内存保护;永久禁用JTAG 以提供防盗保护。这些保护特性可以让企业避免一些由于工程师跳槽带来的风险。

    此外,与使用TI很多产品一样,用户可以轻松地扩展设计并专注于差异化。因为在整个C2000 平台上提供了兼容性,以最大限度地提高代码的重复使用率;明确分区的软件基础架构;模块化的controlCARD与专用套件相兼容。

   最后,陈经理还向记者展示了Concerto在其目标应用之一——太阳能逆变器中应用的结构框图,如图2所示。由于两个子系统是单独运行的,所以在同一时间内,电池系统的控制加与不加可以看具体应用,可以挂在电网里,也可以直接提供外面的电源、电压控制,所有这些TI都有系列的解决方案。

图2  Concerto在太阳能逆变器中应用的结构框图

   正如Piccolo、Davinci、Sitara一样,Concerto不但名字好听,性能也有其独到之处,相信也能像TI其他嵌入式处理器一样,获得用户的广泛认可,演绎出动听的协奏曲。

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