探索F28M35x Concerto™微控制器：功能、应用与设计要点

引言

在电子工程师的日常工作中，选择合适的微控制器是项目成功的关键。F28M35x Concerto™微控制器以其独特的多核心架构和丰富的外设功能，在众多应用领域展现出强大的竞争力。今天，我们就来深入了解一下这款微控制器的特点、应用场景以及设计时的注意事项。

文件下载：F28M35E20B1RFPS.pdf

F28M35x微控制器概述

F28M35x系列是Concerto家族的首款产品，它是一款多核心片上系统微控制器（MCU），集成了独立的通信和实时控制子系统。通信子系统基于行业标准的32位Arm Cortex - M3 CPU，具备多种通信外设；实时控制子系统则基于TI领先的32位C28x浮点CPU，拥有灵活且高精度的控制外设。此外，它还配备了高速模拟子系统、共享RAM内存、片上电压调节和冗余时钟电路，同时考虑了安全因素，如错误校正码（ECC）、奇偶校验和代码安全内存等。

核心特性剖析

主系统（Master Subsystem - Arm Cortex - M3）

• 处理速度：最高可达100 MHz，能满足大多数通信和数据处理需求。
• 内存配置：拥有高达512KB的闪存（ECC）、32KB的RAM（ECC或奇偶校验）和64KB的共享RAM，其中包括2KB的IPC消息RAM，为数据存储和处理提供了充足的空间。
• 通信外设：配备五个通用异步收发器（UARTs）、四个同步串行接口（SSIs）、一个串行外设接口（SPI）、两个I²C接口、USB OTG + PHY、10/100 ENET 1588 MII以及两个CAN模块等，支持多种通信协议，方便与外部设备进行数据交互。
• 其他特性：具备32通道的微直接内存访问（µDMA）、双安全区（每个区域128位密码）、外部外设接口（EPI）、微循环冗余校验（µCRC）模块、四个通用定时器、两个看门狗定时器模块和三个外部中断。采用小端字节序，支持片上晶体振荡器和外部时钟输入，动态锁相环（PLL）比率可动态变化。

控制子系统（Control Subsystem - TMS320C28x 32 - bit CPU）

• 处理速度：最高可达150 MHz，为实时控制任务提供强大的计算能力。
• 内存配置：同样拥有高达512KB的闪存（ECC）、36KB的RAM（ECC或奇偶校验）和64KB的共享RAM，以及2KB的IPC消息RAM。
• 功能模块：集成了IEEE - 754单精度浮点单元（FPU）、Viterbi、复数数学、CRC单元（VCU）、串行通信接口（SCI）、SPI、I²C、6通道直接内存访问（DMA）、九个增强型脉冲宽度调制器（ePWM）模块（18个输出，其中16个为高分辨率）、六个32位增强型捕获（eCAP）模块、三个32位增强型正交编码器脉冲（eQEP）模块、多通道缓冲串行端口（McBSP）和EPI。具备一个安全区（128位密码）和三个32位定时器，同样采用小端字节序。

模拟子系统（Analog Subsystem）

• ADC模块：拥有双12位模数转换器（ADCs），最高采样率可达2.88 MSPS，最多支持20个通道，配备四个采样保持（S/H）电路。
• 比较器：最多六个比较器，每个比较器带有10位数字 - 模拟转换器（DAC），可用于模拟信号的比较和处理。

应用领域广泛

F28M35x微控制器凭借其丰富的功能和高性能，在多个领域都有出色的应用：

• 工业自动化：如自动化分拣设备、CNC控制、中央逆变器、串式逆变器等，能够实现精确的运动控制和数据采集。
• 电机控制：包括AC驱动控制模块、伺服驱动控制模块、AC输入BLDC电机驱动和DC输入BLDC电机驱动等，为电机的高效运行提供保障。
• 电源管理：适用于工业AC - DC电源和三相UPS，能够实现稳定的电源转换和管理。

不同型号对比

文档中列出了F28M35x系列不同型号的详细对比，包括H52C、H22C、M52C、M22C和E20B等。不同型号在主系统和控制子系统的速度、闪存和RAM容量、外设配置等方面存在差异，工程师可以根据具体项目需求选择合适的型号。例如，H52C型号在主系统和控制子系统的速度上相对较高，闪存容量也更大，适合对性能要求较高的应用场景；而E20B型号速度相对较低，但在某些特定应用中可能已经足够，并且可以降低成本。

引脚配置与信号说明

引脚图

F28M35x采用144引脚的RFP PowerPAD™热增强薄型四方扁平封装（HTQFP），其引脚图展示了各个引脚的位置和功能。需要注意的是，除GPIO135外，所有I/O在电源上下电期间都是无毛刺的。

信号描述

文档详细列出了各个引脚的信号描述，包括ADC参考输入、模拟比较器输入、DAC输入、GPIO和外设信号等。工程师在设计电路时，需要根据这些信号的功能和特性进行合理的连接和配置。例如，ADC1V_REFHI和ADC1V_REFLO分别为ADC1的外部高参考和低参考输入，仅在ADC外部参考模式下使用；PA0_GPIO0引脚既可以作为通用输入输出引脚，也可以复用为UART - 0接收数据、I²C - 1时钟等功能。

设计注意事项

电源和接地

• 模拟模块的电源引脚（如V_DDA1和V_DDA2）需要通过一个典型值为2.2µF的电容就近连接到引脚，以保证电源的稳定性。
• PowerPAD封装的外露引线框架焊盘具有散热和提供数字接地路径的功能，应将其焊接到PCB的接地平面，同时在PCB表面设计热焊盘，并通过热过孔将热焊盘连接到板内的接地平面，以实现良好的热传导。

时钟配置

F28M35x支持片上晶体振荡器和外部时钟输入，并且动态PLL比率可变化。在设计时，需要根据系统的需求合理配置时钟，确保各个子系统的时钟频率满足要求。同时，要注意C28x和ADC时钟频率之间需要保持整数分频比。

安全设计

该微控制器具备多种安全特性，如ECC、奇偶校验、安全区和看门狗定时器等。在设计系统时，应充分利用这些安全特性，提高系统的可靠性和稳定性。例如，设置合适的密码来保护安全区，定期喂狗以防止看门狗定时器溢出导致系统复位。

总结

F28M35x Concerto™微控制器以其多核心架构、丰富的外设功能和出色的性能，为电子工程师提供了一个强大的解决方案。在实际应用中，工程师需要根据项目的具体需求，合理选择型号，精心设计电路，充分发挥其优势。同时，要注意电源、时钟和安全等方面的设计，确保系统的稳定运行。大家在使用F28M35x微控制器的过程中，有没有遇到过什么有趣的问题或者独特的应用案例呢？欢迎在评论区分享交流。