CLB 如何颠覆传统逻辑

全球各地的实验室都会出现这样似曾相识的场景：设计工程师努力突破限制，试图增强功能或提高性能。然而，当深入到底层系统时序时，便会出现设计僵局。因为他们可能需要更改关键控制信号的解决方案。这种状况会限制工程师发挥创造力，只寄希望于：“可以在控制外设内自定义逻辑和时序就好了。”现在，有了 C2000 微控制器 （MCU） 的可配置逻辑块 （CLB， Configurable Logic Block），这个愿望已成为现实。

什么是 CLB？CLB 将一个经优化的高速可编程逻辑集成到 C2000 MCU 等实时控制器中，为增强型脉宽调制器 （PWM）、增强型捕捉、增强型正交编码器和通用 I/O 等关键外设提供智能的信号输入/输出 （I/O） 路由功能，最终成为具有系统级差异化特性的增强版知识产权 （IP） 模块。

图1：CLB 工具单元块的示例

如图 1 中所示，CLB 工具包括两个、四个或八个逻辑块，每个逻辑块内是一整套经优化的可编程逻辑单元，其中包含：

• 三个 4 输入查找表 （LUT4）

• 三个 32 位计数器 （Ctr32）

• 三个 4 状态有限状态机 （FSM）

• 八个 3 输入输出查找表 （L3）

• 一个高级控制器 （HLC）

通过单独配置并将这些单元块连接在一起，您可以生成自定义逻辑方案，为复杂的系统问题提供新颖的解决方案，例如为保护触发条件编写应用特定的逻辑、增强软开关 PWM 的类型、或者实现基于特殊条件的正交编码器位置捕获。

为了方便开发，TI 创建了一个图形化 CLB 配置工具（如图 2 所示），并将它直接集成到 TI 的 Code Composer Studio 集成开发环境，用于代码开发和调试。

图2：CLB 工具配置视图

配置好之后，系统会自动生成 CLB 工具输出逻辑。工程编译输出是一个 *.h 头文件，该文件描述了 CLB 工具配置。在运行时初始化期间，头文件描述符调用 C2000Ware DriverLib 应用程序编程接口函数来配置逻辑块。

设计工程师逐渐使用 CLB 工具探索实现产品差异化的新方法。Harman International 公司 Lifestyle Audio 部门的首席硬件工程师 Matt Parnell 一直在使用 CLB 来增强产品。

根据 Matt 的说法，他们一直在寻求“突破设计的限制”。“例如，现在我们把主函数的软件控制环路移动到 CLB，转移了用户控制逻辑和诊断功能的负担。降低了 400kHz 频率的每个周期开销，非常有效果和必要。各周期降低开销后腾出的带宽可直接用于改进控制功能，” Matt 表示。

他还谈到，增强型 PWM （ePWM） 外设如何在“底层”集成信号。“在 CLB 内，设计人员可以拦截内部 ePWM 信号，包括动作指示器和死区、逻辑条件的信号，然后创建自定义版本的子模块。Harman 已经使用这个功能获得了新胜利。CLB 为功能已经非常强大的器件增加了非常多的定制功能。”

新的 CLB 外设克服了控制类设计的障碍，为制定差异化解决方案提供了一个全新的工具集。最新的 C2000Ware 版本包括 15 个 CLB 示例；MotorControl 软件开发套件中提供了编码器示例。请查看培训和应用手册，了解 CLB 如何颠覆传统逻辑。

原文标题：可自定义的片上外设颠覆传统逻辑，TI 助力工程师发挥创造力

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