簡介

F28E120x MCU搭載 TI 專有的 InstaSPIN? 磁場定向控制 (FOC) 軟件及先進算法，能夠實現更平穩、更靜音且更高能效的電機性能。有助于改變洗衣機、洗碗機、吸塵器等家用電器和電動工具的性能。助力日常應用實現高精度和高響應的電機控制。

配置的先進功能：

• 高速無傳感器磁場定向控制 (FOC)

• 高扭矩零速啟動

• 復雜的振動補償技術

說明：

• F28E12x 是 C2000? 可擴展、超低延遲實時微控制器器件系列中的一款器件，專為提高電機驅動應用的效率而設計。

• 實時控制子系統基于德州儀器 (TI) 的 32 位 C28x DSP 內核，可針對從片上閃存或 SRAM 運行的定點代碼提供 160MHz 的信號處理性能。

• F28E12x 支持高達 128KB (64KW) 的閃存。高達 16KB (8KW) 的片上 SRAM 也可用于補充閃存。

• 高性能模擬塊集成在 F28E12x 實時微控制器 (MCU) 中，并與處理單元和 PWM 單元緊密耦合，從而提供出色的實時信號鏈性能。八個 PWM 通道可控制從 3 相逆變器到功率因數校正的各種功率級，以及其他先進的多級電源拓撲。

• 各種業界通用的通信端口（如 SPI、SCI、I2C 和 UART）不僅支持連接，還提供了多個引腳復用選項，可實現出色的信號布局。

封裝信息

器件信息

功能方框圖展示了 CPU 系統及關聯的外設

F28E120x MCU在典型電機控制設計中的簡化框圖

應用參考

電流消耗情況如何？

下面的圖顯示了器件頻率、溫度、電源與電流消耗之間關系的典型圖示。實際結果因系統實現情況和具體條件而異。

顯示了內部電源在不同溫度和工作模式下的典型工作電流曲線，數據基于 系統電流消耗 - 內部電源表（30°C 數據在 VNOM 下獲取，較高溫度數據點在 VMAX 下獲取）。

工作電流與頻率間的關系

電流與溫度間的關系 - IDDIO

電流與溫度間的關系 – IDDA

如何實現復位時序？

XRSn 是器件復位引腳。它用作輸入和漏極開路輸出。該器件內置上電復位 (POR) 和欠壓復位 (BOR) 監控器。在上電期間，監控器電路會將 XRSn 引腳保持為低電平。有關更多詳細信息，請參閱電源管理模塊 (PMM) 部分。看門狗或 NMI 看門狗復位也會驅動引腳至低電平。外部開漏電路可以驅動該引腳，從而使器件復位生效。

應在 XRSn 和 VDDIO 之間放置一個阻值為 2.2kΩ 至 10kΩ 的電阻。應在 XRSn 和 VSS 之間放置一個電容器進行噪聲濾除；電容應為 100nF 或更小。當看門狗復位生效時，這些值允許看門狗在 512 個 OSCCLK 周期內正確地將 XRSn 引腳驅動至 VOL。

復位電路

上電復位時序圖

熱復位時序圖

時鐘源介紹

• 時鐘源WROSC是內部 20MHz 至 70MHz 振蕩器。

• 時鐘源SYSOSC是內部 4MHz 至 32MHz 振蕩器。

• 時鐘源X1 (XTAL)，X1 和 X2 引腳之間連接的外部晶體或諧振器，或連接到 X1 引腳的單端時鐘。

復位時，SYSOSC 為 PLL (OSCCLK) 的默認時鐘源。

計時系統

系統 PLL

除了內部 0 引腳振蕩器外，還支持三種類型的外部時鐘源：

• 單端 3.3V 外部時鐘。時鐘信號應連接到 X1（如圖 6-12 所示），且 XTALCR.SE 位設置為 1。

• 外部晶體。如圖 6-13 所示，晶體應連接在 X1 和 X2 之間，其負載電容器連接至 VSS。

• 外部諧振器。如圖 6-14 所示，諧振器應連接在 X1 和 X2 之間，且其接地端連接至 VSS。

單端 3.3V 外部時鐘

外部晶體

外部諧振器

XTAL 振蕩器具體是怎樣的器件？

XTAL 振蕩器中的晶體振蕩器是一種嵌入式電振蕩器，當與兼容的石英晶體（或陶瓷諧振器）配對使用時，可生成器件所需的系統時鐘。

該器件中的電子振蕩器是皮爾斯振蕩器。它是一個正反饋逆變器電路，需要一個調優電路才能振蕩。當這個振蕩器與一個兼容的晶體配對時，會形成振蕩電路。該振蕩電路在晶體的基頻處振蕩。在該器件上，由于分流電容器 (C0) 和所需的負載電容器 (CL)，振蕩器被設計成在并聯諧振模式下運行。

電子振蕩器方框圖

內部集成電路 (I2C)具體介紹

I2C 模塊特性：

• 符合 NXP Semiconductor I²C 總線規范（版本 2.1）：

• 支持 8 位格式傳輸

• 7 位和 10 位尋址模式

• 常規調用

• START 字節模式

• 支持多個控制器-發送器和目標-接收器

• 支持多個目標-發送器和控制器-接收器

• 組合控制器發送/接收和接收/發送模式

• 數據傳輸速率從 10kbps 到高達 400Kbps（快速模式）

• 支持與以下兼容的電壓閾值：

• SMBus 3.0 及更低版本

• PMBus 1.3 及更低版本

• 一個 16 字節接收 FIFO 和一個 16 字節發送 FIFO

• 支持兩個中斷

• I2Cx 中斷 - 可以配置以下任何條件來生成 I2Cx 中斷：

• 發送就緒

• 接收就緒

• 寄存器訪問就緒

• 無確認

• 仲裁丟失

• 檢測到停止條件

• 被尋址為目標

• I2Cx_FIFO 中斷：

• 發送 FIFO 中斷

• 接收 FIFO 中斷

• 模塊啟用和禁用能力

• 自由數據格式模式

I2C 外設模塊接口

I2C 時序圖

通用異步接收器/發送器 (UART) 具體介紹

UART模塊特性：

• 可編程的波特率發生器，在常規模式（16 分頻）下最高可達 10Mbps，在高速模式（8 分頻）下最高可達 20Mbps

• 獨立的 16 級深度和 8 位寬發送      (TX) FIFO 和接收 (RX) FIFO 可減少 CPU 中斷服務負載

• FIFO 長度可編程，包括提供傳統雙緩沖接口的 1 字節深的操作（非 FIFO 模式）

• FIFO 觸發級別為 1/16、?、3/16、?、5/16、3/8、7/16、?、9/16、5/8、11/16、3/4、13/16、? 和 15/16

• 標準的異步通訊位：起始位、停止位、奇偶校驗位

• 線中止的產生與檢測；

• 完全可編程的串行接口特性

• 可包含 5、6、7 或 8 個數據位

• 偶校驗、奇校驗、固定校驗或無奇偶校驗位生成與檢測

• 可產生 1 或 2 個停止位

• IrDA 串行 IR (SIR) 編碼器和解碼器提供：

• 可編程使用 IrDA SIR 或 UART 輸入/輸出

• 支持 IrDA SIR 編碼器和解碼器功能，半雙工時數據傳輸率最高       115.2Kbps

• 支持正常 3/16 和低功耗（1.41μs 至 2.23μs）位持續時間

• 可編程的內部時鐘發生器，能夠對參考時鐘進行 1 至 256 分頻，以實現低功耗模式位持續時間

• 支持 EIA-485（9 位）

• 提供標準的基于 FIFO 深度的中斷以及發送結束 (EOT) 中斷

• 使用直接存儲器存取 (DMA) 控制器進行高效傳輸

• 相互獨立的發送通道和接收通道

• 接收 FIFO 達到預設觸發深度時產生的猝發請求

• 發送 FIFO 達到預設觸發深度時產生的猝發請求

UART 模塊方框圖

串行外設接口 (SPI) 具體介紹

串行外設接口 (SPI) 是一種高速同步串行輸入和輸出 (I/O) 端口，其允許以編程的位傳輸速率將編程長度（1 至 16 位）的串行位流移入和移出器件。SPI 通常用于 MCU 控制器與外部外設或另一控制器之間的通信。典型應用包括外部 I/O 或者通過諸如移位寄存器、顯示驅動器和模數轉換器 (ADC) 等器件進行外設擴展。SPI 的控制器或外設運行時支持多器件通信。該端口支持 16 級接收和發送 FIFO，以減少 CPU 服務開銷。

SPI 模塊功能：

• SPIPOCI：SPI 外設輸出/控制器輸入引腳

• SPIPICO：SPI 外設輸入/控制器輸出引腳

• SPIPTE：SPI 外設發送使能引腳

• SPICLK：SPI 串行時鐘引腳

• 兩種工作模式：控制器和外設

• 波特率：125 個不同的可編程速率。可采用的最大波特率受限于 SPI 引腳上使用的 I/O 緩沖器的最大速度。

• 數據字長度：1 至 16 數據位

• 四種時鐘方案（由時鐘極性和時鐘相位的位控制）包含：

• 無相位延遲的下降沿：SPICLK 高電平有效。SPI 在 SPICLK 信號的下降沿上發送數據，在 SPICLK 信號的上升沿上接收數據。

• 有相位延遲的下降沿：SPICLK 高電平有效。SPI 在 SPICLK 信號下降沿提前半個周期發送數據，在 SPICLK 信號的下降沿上接收數據。

• 無相位延遲的上升沿：SPICLK 低電平無效。SPI 在 SPICLK 信號的上升沿上發送數據，在 SPICLK 信號的下降沿上接收數據。

• 有相位延遲的上升沿：SPICLK 低電平無效。SPI 在 SPICLK 信號上升沿的半個周期之前發送數據，而在 SPICLK 信號的上升沿上接收數據。

• 同時接收和發送操作（可在軟件中禁用發送功能）

• 發送器和接收器操作通過中斷驅動或輪詢算法完成

• 16 級發送/接收 FIFO

• DMA 支持

• 高速模式

• 延遲的發送控制

• 3 線 SPI 模式

• 在帶有兩個 SPI 模塊的器件上實現數字音頻接口接收模式的 SPIPTE 反轉

SPI CPU 接口

SPI 控制器模式外部時序（時鐘相位 = 0）

SPI 控制器模式外部時序（時鐘相位 = 1）

串行通信接口 (SCI)具體介紹

SCI 是一種雙線制異步串行端口，通常稱為 UART。SCI 模塊支持 CPU 與其他異步外設之間使用標準非歸零碼 (NRZ) 格式的數字通信

SCI 發送器和接收器都有一個用于減少服務開銷的 16 級深度 FIFO，且具有各自獨立的使能位和中斷位。兩者都能獨立進行半雙工通信，或同時進行全雙工通信。為了指定數據完整性，SCI 檢查接收到的數據是否存在中斷檢測、奇偶校驗、超限和組幀錯誤。比特率通過 16 位波特選擇寄存器可編程為不同的速度。

SCI 模塊特性：

• 兩個外部引腳：

• SCITXD：SCI 發送-輸出引腳

• SCIRXD：SCI 接收-輸入引腳

• 波特率可編程為 64K 不同速率

• 數據字格式

• 1 個開始位

• 數據字長度可在 1 至 8 位之間編程

• 可選偶數/奇數/無奇偶校驗位

• 1 個或 2 個停止位

• 四個錯誤檢測標志：奇偶校驗、超限、成幀和中斷檢測

• 兩種喚醒多處理器模式：空閑線和地址位

• 半雙工或全雙工操作

• 雙緩沖接收和發送功能

• 發送器和接收器操作可通過帶有狀態標志的中斷驅動或輪詢算法來完成。

• 發送器：TXRDY 標志（發送器緩沖寄存器已準備好接收另一個字符）和 TX       EMPTY 標志（發送器移位寄存器為空）

• 接收器：RXRDY 標志（接收器緩沖寄存器已準備好接收另一個字符）、BRKDT 標志（發生了中斷條件）和 RX ERROR 標志（監測四個中斷條件）

• 發送器和接收器中斷的獨立使能位（BRKDT 除外）

• NRZ 格式

• 自動波特檢測硬件邏輯

• 16 級發送和接收 FIFO

SCI 方框圖

相關下載

1、 產品手冊

Achieving smoother, quieter motor performance with highly integrated real-time control MCUs

2、 產品詳情

F28E120SC 數據表、產品信息和支持 | 德州儀器 TI.com.cn

F28E120SB 數據表、產品信息和支持 | 德州儀器 TI.com.cn

3、 基本開發指南

The Essential Guide for Developing With C2000 Real-Time Microcontrollers (Rev. F)

4、 入門指南

Getting Started With C2000? Real-Time Control Microcontrollers (MCUs) (Rev. C)

5、 開發套件

LAUNCHXL-F28E12X 評估板 | 德州儀器 TI.com.cn

C2000WARE-MOTORCONTROL-SDK 軟件開發套件 (SDK) | 德州儀器 TI.com.cn