《MCU与DSP芯片笔记》二、DSP芯片TI C2000系列TMS320F2800137
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《MCU与DSP芯片笔记》系列第二篇文章同样为TI的C2000 DSP芯片------TMS320F2800137。该芯片发布于2023年，一款性能更加强大的芯片，较上一篇文章所介绍的28035芯片有较大提升。
28035链接
https://blog.csdn.net/meenr/article/details/154703177
1、 TMS320F2800137 芯片概述
TMS320F2800137 是德州仪器 C2000 系列新一代低延迟实时控制微控制器，面向家电、电动工具、工业驱动、数字电源、光伏及车载应用，以高实时性、高集成度、强安全与简化硬件为核心定位，在中小功率电力电子与运动控制领域实现性能、成本与易用性的平衡。
图1 功能框图
2、内核与运算性能
器件内核采用 32 位 C28x DSP 架构，最高主频 120MHz，官方给出实时信号链处理能力等效于 240MHz Cortex‑M7，显著提升控制环路响应速度。内核集成 32 位浮点运算单元 FPU 与 三角函数加速器 TMU，可直接硬件加速 FOC、PID、 Clarke/Park 变换、滤波等实时控制关键算法，大幅减少运算周期，让复杂矢量控制与高频环路更容易实现，降低软件优化成本。
图 2 64PIN 引脚
3、存储资源
存储方面配置 256KB Flash 与 36KB RAM，均支持 ECC 纠错或奇偶校验，提升恶劣环境下的数据稳定性。安全机制完整，包含 JTAGLOCK、双区安全、零引脚启动，并内置 128 位 CMAC 密钥支持 AES 加密，相比前代安全等级显著提升，可有效保护固件知识产权。
图3 内存映射
4 、时钟、电源与复位
时钟系统支持双路内部 10MHz 振荡器，可外接高精度电阻 ExtR 进一步提升时钟精度，同时具备 丢失时钟检测、双路时钟比较器 DCC、窗口看门狗，形成多层时钟监控，提升系统长期可靠性。电源采用单 3.3V 供电，内部 LDO 自动生成 1.2V 内核电压，集成 POR 上电复位与 BOR 欠压复位，无需复杂电源时序，大幅简化硬件设计。
图4 上电复位时序图
5、片内外设
1、ADC
模拟外设是该器件核心优势。配备 双 12 位 4MSPS ADC，总计 21 路外部通道，每个 ADC 搭配 4 个硬件后处理模块 PPB，可实现硬件平均、阈值比较、限幅等功能，直接减少 CPU 干预。模拟子系统包含 1 路高级比较器 CMPSS（带 12 位 DAC）与 3 路精简比较器 CMPSS_LITE（带 9.5 位 DAC），全部内置数字干扰滤波器，可快速联动 PWM 实现硬件级快速保护，响应达到亚微秒级。
图5 ADC模块框图
2、PWM
控制外设面向电力电子优化。提供 14 路 ePWM，其中 2 路支持 HRPWM 高分辨率，分辨率 150ps，支持死区、硬件跳闸、移相、同步等功能，满足三相逆变器、数字电源、多电机驱动需求。同时集成 2 路 eCAP 捕获、1 路 eQEP 正交编码接口，支持正反转检测，可精准获取电机位置与速度。新增 嵌入式图形发生器 EPG，可自动生成复杂时序波形，降低软件时序编排难度。
图6 ePMM模块框图
3、通信
通信接口满足工业与多设备联动需求，包括 3 路 SCI、2 路 I2C、1 路 SPI、1 路 CAN，全部支持 FIFO 缓冲，降低 CPU 中断负载，可直连传感器、屏幕、上位机与总线网络。
4、GPIO
GPIO 最多 38 路，11 路与模拟复用，支持输入滤波、上下拉、输出 X‑BAR 与输入 X‑BAR，可灵活路由信号，简化 PCB 布线。封装覆盖 32/48/64 引脚 LQFP/VQFN，尺寸紧凑、适配小体积产品。
6、电气特性与低功耗
电气特性满足工业级与车规级环境要求，工作温度 --40℃~125℃，ESD HBM ±2kV、CDM ±500~750V。低功耗模式完善，包含空闲、待机、停机，可独立关闭外设时钟，停机电流低至微安级，适合电池供电与低功耗设备。3
图7 电气特性
7、典型应用
典型应用覆盖空调压缩机、洗衣机、割草机器人、无线工具、伺服驱动、工业电源、UPS、光伏微型逆变器、车载电源等，主打高精度、高实时、高可靠的中端主控市场。硬件设计需注意模拟数字分区、去耦电容就近放置、保护电路优先采用硬件比较器、量产启用加密、时钟合理配置以保证稳定性。
1、空调室外机
空调室外机的设计注意事项包括更大限度提高电源效率、更大限度降低噪声以及成本。变速空调可以连续调节温度，比定速空调更高效。空调室外机 (ODU) 由功率因数校正 (PFC) 级、压缩机电机驱动器和风扇电机驱动器组成。ODU 压缩机和风扇电机采用基于无传感器磁场定向控制 (FOC) 的永磁同步电机 (PMSM) 驱动器，通过改变电机的输入频率和电压来控制电机速度和扭矩。PFC 可确保电流波形跟随电压波形以改善线路侧功率因数，并且不论负载或输入条件出现任何变化，都能将输出直流电压调节为恒定值。
2、洗衣机和烘干机
现代洗衣机和烘干机系统需要强大且高效能的电机控制、较低的噪声和振动以及全面的系统保护。此外，电机驱动控制需要在不同负载下支持可变转速，从而提高清洗和烘干性能，并降低耗水量。C2000 MCU 作为功能强大的实时控制器，能够通过无传感器磁场定向控制 (FOC) 满足这些需求，从而实现超高效率、超高电机功率、超低扭矩纹波、更低可闻噪声，以及利用在洗衣机或烘干机滚筒重负载启动过程中电机加速时所需的最大电机转矩。
3、割草机器人
割草机器人系统具有多个低压电池供电的电机，需要精确控制这些电机以支持传动系统、切割和辅助功能。电机效率对于延长使用时间非常重要，而高精度可确保在需要时实现自主运行。C2000 MCU 作为功能强大的实时控制器，能够通过无传感器或基于传感器的磁场定向控制 (FOC) 满足这些需求，从而实现超高效率、超高电机功率、超低扭矩纹波、更低可闻噪声，以及利用在重负载启动期间所需的最大电机扭矩。C2000 器件可用于多轴传动系统控制、切割刀片和辅助功能，如升降机、泵或鼓风机
4、商用电信整流器
商用通信电源整流器包含功率因数校正 (PFC) 级和直流/直流转换器级。通常使用图腾柱 PFC 作为 PFC 级。对于直流/直流级，LLC 和相移全桥 (PSFB) 是两种常用的拓扑。PFC 级从交流电源汲取与交流电压同相的正弦波电流，并在其输出端保持稳定的直流总线电压（VDC，通常为 +400 V）。该输出电压施加到直流/直流级的输入端，可将其转换为隔离式低输出电压 Vout（通常为 48V）。
8、相比 与TMS320F28035
1、主频与运算升级：主频从 60MHz 提升至 120MHz，新增 FPU 浮点与 TMU 三角加速器，实时控制性能大幅增强。
2、存储与可靠性提升：Flash 从 128KB 扩至 256KB，RAM 从 20KB 扩至 36KB，均支持 ECC 校验，数据更稳定。
3、模拟系统增强：单 ADC 升级为双 12 位 4MSPS ADC，通道更多、采样更快；新增多组带 DAC 比较器与硬件后处理 PPB，保护更快、精度更高。
4、通信数量翻倍：SCI 从 1 路增至 3 路，I2C 从 1 路增至 2 路，扩展能力更强。
5、安全机制完善：支持双区安全、JTAG 锁、硬件加密，安全等级显著高于 F28035。
6、时钟与功耗优化：支持 ExtR 高精度时钟、丢失时钟检测、DCC 时钟校验，低功耗模式更全面。
7、集成度更高：新增 EPG 模块，X‑BAR 路由更灵活，封装更小、引脚复用更强，开发与布线更简单。
9、注意事项
模拟与数字地严格分割，ADC 远离 PWM 干扰；
电源引脚就近布置去耦电容；
保护逻辑优先使用硬件比较器；
量产启用安全加密；
时钟与 PLL 按规范配置，保证稳定性。
10、更多内容
更多软硬件资料（设计代码、电路模块资料、设计报告等），有需要的可私信
在努力持续更新中。
可以一键三连催更哦。
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11、 参考文献