博世GTM IP模块在车载系统中的具体实现方式与优势

在汽车电子系统中，如何充分发挥 GTM IP的功能，以满足复杂的系统级应用场景，是用户实现高效控制与精确响应的关键。本文将聚焦几个典型且核心的应用实例，探讨GTM IP在车载系统中的具体实现方式与优势。

01数模转换集合应用

GTM IP能够使用ATOM/TOM/TIO输出模块，MCS模块和ADC IF模块来实现对于数模转换后的应用。其中输出模块能够为ADC数据转换提供trigger信号，MCS模块能够通过独立的ADC接口感知触发和转换时间，从而可以从外部读取ADC数据，这套流程具有低延迟和快响应的实现。

02双点调节

将AD转换值从ADC IF端口输入到MCS模块来进行GTM调节/计算，为数据采样生成ADC Trigger。这样我们能够实现一套闭环控制流程，即通过读取的ADC值来调节外部电压，最终将外部电压动态控制在所需目标值。

下图展示了在MCS模块的不同运行模式下对电压动态闭环控制的性能：

GTM IP的MCS模块有8个通道，其中默认为8个通道的轮询（Round robin）模式。在其轮询模式下，最大能够达到2 MHz ADC采样率；

而在单通道优先调度（Single prio scheduling）模式下，最大能够达到9 MHz ADC 采样率。

03访问GTM外部资源

每个Cluster的MCS模块都可以作为Master通过AXIM接口对GTM的外部资源进行访问，AXIM接口通过可配置的优先级方案进行仲裁输出。MCS模块可以无需外部资源介入（如DMA）对外部数据进行读/写，并且实现外部访问时在后台进行，MCS模块能够继续进行其他操作。

当然，AXIM接口的性能取决于外部总线的负载情况。在无额外总线负载的前提下，当GTM以200 MHz频率运行时，不同MCS运行模式下通过AXIM接口的最大传输性能（带宽）如下所示：

由此可得出如下仿真波形所示的应用场景：GTM通过MCS模块与AXIM模块从外部资源读取控制数据参数，并根据获取的外部参数和ADC值动态更新Trigger信号，从而实现ADC输出数据的实时动态控制。

04TIO无刷直流电机控制

TIO(p8)模块的4个通道通过DTM模块的关闭（shutoff）功能就能够实现1个BLDC电机的控制，并且支持带有速度检测功能的霍尔解码。所有操作能够实现完全独立，并且可以灵活选择由MCS模块或者由外部的CPU进行控制。这种应用方式所需资源比使用TIM/TOM/SPE/DTM模块组合所需资源更少。同时TIO模块支持定制为8/16/24个通道，如果客户选择的GTM IP拥有定制的TIO(p24)模块，这个模块可以实现最多6个BLDC电机的控制。

下图所示，为一个TIO(p8)模块结合DTM模块实现2个BLDC电机的控制。

05多级/多速率支持

通过使用TOM/ATOM/TIO输出模块和DTM模块可以实现多相位同步运行以及死区插入，实现驱动多级级联H-bridge。使得电机调速更加平滑，同时减少了谐波失真，提高了系统的整体效率。

我们以多个PWM波在一个固定时间上同步运行为例，例如基准周期N为50，从属的PWM波可以使用任意周期X= N*基准周期，GTM输出可以实现在任何从属的周期X上同步更新或开启占空比。

如下图所示：

在基准周期50上运行的ATOM_OUT(7)输出的PWM波可以作用为ADC的Trigger信号（例如，用于电流/电压测量）；

在周期X=150上运行的ATOM_OUT(5)输出的PWM波可以实现以中心对齐脉冲输出；

在周期X=300上运行的ATOM_OUT(1)/ ATOM_OUT(2)/ ATOM_OUT(3)的3个PWM波相位各以100相位右移运行输出。

当然，我们也可以在周期300上同步更新所有输出，允许同步切换PWM波在不同周期X上运行的多个相位。如下图所示：

GTM IP具备广泛的应用场景和灵活的使用方式，通过不同模块的组合与创新应用，能够实现许多意想不到的功能。在当前快速发展的半导体与车规市场中，GTM IP的深入应用与开发，需要更多合作伙伴与车企携手博世，共同开创新能源汽车技术的新篇章。