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首页 头条 德州仪器C2000迎来划时代升级,增加NPU与64位宽、实现与应用的紧密结合及更高等级的功能安全

德州仪器C2000迎来划时代升级,增加NPU与64位宽、实现与应用的紧密结合及更高等级的功能安全

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 德州仪器第三代C2000 F28系列MCU历经市场与用户苛刻的洗礼已获全方位成功,几乎在各类设备中都能看到C2000的身影。近期德州仪器罕见的大幅度更新了其C2000的产品线,重磅推出了两款划时代的产品,F28P55X F29H85X两款产品。德州仪器中国区技术支持总监师英表示F28P55X在原有的基础上增加了NPU提升了AI能力,而F29H85X采用了全新的架构,不仅算力大幅增强,也强化了其在AUTOSAR,以及ASIL3SIL3等安全方面的能力。

 

F28P55X 融入AI,芯片与应用紧密结合,NPU为边缘计算带来新的优势

随着工业数字化进程的加速,智能化以及AI的应用正在不断增加。F28P55X 首次引入 NPU,作为神经网络推论加速引擎,能够独立完成 AI 领域常见的运算。在神经网络推论卷积运算方面,相较于之前的 C2000产品提高 5 - 10 倍。在故障预测与诊断领域拥有强大的运算优势。

据德州仪器中国区技术支持总监师英介绍F28P55X内部嵌入了故障相关的AI模型,通过 F28P55X 的运算机制,能够让故障检测的准确率可高达 99%,并且只需通过单一芯片(原有方案为双芯片设计),即可在保持原有功能的基础上,额外实现故障检测功能,极大地优化了电子系统的尺寸与成本。

基于 F28P55X 开发光伏逆变器的电弧检测模块为例,该模块单次电弧判断时间可缩短至 5 毫秒,且在检测到电弧后的 0.2 秒内即可迅速自动切断电路,而且误报率近乎为零,这在实际应用中相当难得。

 

强大数据吞吐能力,保证工业应用的实时性

最新的C2000产品F28P55X,内置的 Flash memory 最高可达 1.1MB。在实时系统至关重要的 ADC 与高精度 PWM 外设方面,提供了 24 个高精度 PWM 通道以及最多 39 个 ADC 通道。该系列并非单一器件,而是涵盖多种配置,德州仪器已推出不同内存规格、汽车级认证以及功能安全等级的组合,预计将陆续推出多达 40 余款型号,以充分满足市场的多样化需求。

NPU的加入让F28P55X 在边缘计算中展现出独特的优势。与云端 AI不同 ,边缘 AI 可以让神经网络推理算法在设备端(边缘侧)执行与运算。这让实时性得到了显著提升,无需将数据上传至云端,避免了传输延迟;其次,通过算法优化及 NPU 的加入,系统整体功耗得以降低,NPU 擅长处理卷积运算及神经网络运算,从而实现更高效率与更低功耗;从安全性与可靠性角度来看,避免了数据采集与传输至云端的过程,有助于提升设备的安全性。

 

F29H85X 问世C2000产品线内核的重大升级

F29H85X 是另外一款产品,代表着 C2000 内核从 32位迭代至64位的重大升级,这是时隔二十三年后的一次关键迭代。德州仪器采用超长指令集架构,使得单个机器周期内能同时执行 8 条指令,基础运算性能相较于 C28 提高了 2 倍以上。以常见的FF T 运算为例,C29 的 FF T 性能相较于 C28 提高了 5 倍;对于马达控制所需要的数学运算来讲,C29 的平均性能会是 C28 的 1.8 倍;对于数字电源变换的一些数学运算,C29 的运算性能会是 C28 的 2.8 倍。

 

增强产品的安全性

在功能安全方面,F29H85X 可达到汽车领域 ISO26262 标准的 ASIL - D 级别(最高标准),在工业领域符合 IEC61508 的 SIL - 3 级别(工业安全的最高标准)。在信息安全方面,引入了行业内广泛应用的 HSM,能够满足全球不同地区对于信息安全的各种严格要求。确保 CPU 内部的功能安全与信息安全,在 F29 的架构中设计了多重隔离机制,加入了功能安全与信息安全单元(SSU),可对应用程序代码、应用数据、保密内容以及普通内容进行有效隔离,全面满足功能安全与信息安全要求。

 

强大运算能力,降低整体方案成本

得益于性能的提升,F29H85X 可广泛应用于众多实时控制领域。 例如在高压一体化电动汽车 OBC + HVLV DCDC(高低压直流转换器)+ 主机应用中,采用 F29H85X 仅需一颗 MCU 即可完成整套系统的功能,其内部集成的一对锁步运行的 CPU(CPU1 和 CPU2)以及一个独立的 C29 内核(CPU3),CPU1 和 CPU2 的锁步运行能很好地支持 ASIL - D 级别的功能安全需求且可运行 AUTOSAR,CPU3 则可独立承担 OBC 和 DCDC 的控制环路,实现单芯片系统的高效运行。在汽车牵引电机控制的双电机应用中,也可利用其特性用一个芯片完成所有功能。

 

完善的生态系统,为应用提供强力支撑

为了让客户能够更容易地开发和基于 C2000 的应用,德州仪器为 F29H85X 提供了丰富的生态系统支持。从参考设计到硬件和软件的设计源文件,再到软件和工具资源非常全面。

在从F28 迁移到 F29 的过程中,提供了专门的迁移工具,帮助客户快速迁移设计系统。同时,对 FreeRTOS 提供天然支持;

在功能安全方面,整个系列产品及 F28P55X 的部分汽车级产品都获得了 ISO26262 的功能安全认证,开发工具也经过了全面准备,包括诊断库和安全的开发工具等;在建模和仿真方面,支持 ETAS 和 MathWorks 的建模仿真工具;还提供了各种不同配置的开发板以及免费的 CCS 和 SysConfig 可视化配置工具;在 AUTOSAR 方面,支持 VECTOR、ETAS 等国际知名供应商,并积极与国内的 AUTOSAR 供应商同步开发以支持国内版本的 AUTOSAR;

F28P55X 和 F29H85X 两款新品凭借各自独特的优势与特性,在实时控制领域展现出强大的竞争力,无疑将为工业制造、能源基础设施、机器人、汽车等众多行业的发展带来新的机遇与变革。


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