摘要

    本文系統(tǒng)地介紹了C2000 Concerto 系列非對(duì)稱(chēng)雙核MCU 的基礎(chǔ)知識(shí)和重要特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)比基于兩個(gè)分立MCU 和一個(gè)雙核MCU 的方案之間的差異，強(qiáng)調(diào)了異構(gòu)雙核MCU 方案的眾多優(yōu)點(diǎn),。以TMS320F28M35H52C 為例介紹了C2000 Concerto 系列的C28x 和Cortex-M3 兩個(gè)子系統(tǒng)的性能,、外設(shè)和軟件平臺(tái),，重點(diǎn)闡述了雙核通訊IPC 的多種高效的通訊機(jī)制和controlSUITE 軟件平臺(tái),。最后,，通過(guò)兩個(gè)設(shè)計(jì)案例來(lái)討論如何合理地為C28x 和Cortex-M3 兩個(gè)內(nèi)核進(jìn)行任務(wù)分工,，從而達(dá)到提高系統(tǒng)性能的目的,。

1,、背景介紹

    隨著各個(gè)行業(yè)朝著智能化方向的發(fā)展，嵌入式產(chǎn)品對(duì)能耗和效率的要求越來(lái)越苛刻,。特別是在智能電網(wǎng),、工業(yè)和醫(yī)療等領(lǐng)域，一個(gè)產(chǎn)品的核心MCU 處理器面臨多重挑戰(zhàn),。比如,，一個(gè)自動(dòng)化的馬達(dá)系統(tǒng)或者分布式工業(yè)系統(tǒng)，一方面需要更多的數(shù)字信號(hào)處理能力來(lái)更精確地控制馬達(dá),，另一方面也需要更多和更高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)接口（CAN,，Ethernet 或者Wireless 等）來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的分布式監(jiān)控或控制功能。再比如圖1,，一個(gè)太陽(yáng)能逆變系統(tǒng),，一方面需要DSP 引擎來(lái)實(shí)現(xiàn)DC/AC 或者DC/DC 的算法，另一方面也需要將多個(gè)逆變器通過(guò)Wireless 或者以太網(wǎng)Ethernet 組成網(wǎng)絡(luò),，從而實(shí)現(xiàn)智能診斷和監(jiān)控,。

    面對(duì)這些需求，有兩種傳統(tǒng)的方案可以解決,。一種方案是采用兩顆單獨(dú)的MCU/DSP,，其中一顆MCU或者DSP 用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理或者控制算法，另外一顆MCU 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議?；蛘邎D形顯示界面等,。這類(lèi)方案的存在諸多缺點(diǎn),，首先兩顆MCU 增加了PCB 的面積,，而且雙MCU 之間的通訊的可靠性和數(shù)據(jù)吞吐率受到限制，另外,，功耗也將顯著增加,，程序開(kāi)發(fā)者甚至需要維護(hù)多個(gè)軟硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境。另外一種方案是采用更高主頻和更多片內(nèi)資源的單核MCU/DSP,，分時(shí)地完成數(shù)據(jù)處理和輔助通信或顯示功能,，這種方案顯著增加了系統(tǒng)成本和功耗，最致命的是,，當(dāng)客戶(hù)的產(chǎn)品需要增加新的功能的時(shí)候,，工程師需要重新計(jì)算MCU 內(nèi)核的資源和不同任務(wù)所需要的運(yùn)行時(shí)間，需要更多的測(cè)試時(shí)間，因此不利于擴(kuò)展和產(chǎn)品維護(hù),。

   面對(duì)種種不足,，異構(gòu)雙核架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，可以很好解決上述問(wèn)題,。事實(shí)上,，非對(duì)稱(chēng)雙核架構(gòu)MCU 可以將不同的系統(tǒng)任務(wù)分配于不同的MCU 內(nèi)核，分工精細(xì),，并且可以最佳地平衡性能,、功耗和成本。兩個(gè)MCU 內(nèi)核間的通信可以通過(guò)不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),，比如分享內(nèi)存區(qū)和消息區(qū),，非常簡(jiǎn)單和易于實(shí)現(xiàn)。在下面的章節(jié),，本文將以TI 最新的Concerto 系列產(chǎn)品TMS320F28M35H52C 為例,，詳細(xì)闡述非對(duì)稱(chēng)異構(gòu)雙核MCU 的優(yōu)勢(shì)，及其為系統(tǒng)帶來(lái)的性能提升,。

2,、C2000 Concerto 雙核MCU 的特點(diǎn)

    C2000 Concerto 系列MCU 是TI 推出的創(chuàng)新性的異構(gòu)雙核產(chǎn)品。Concerto 混合架構(gòu)通過(guò)將業(yè)界最好的實(shí)時(shí)控制功能和通訊功能集成在一個(gè)芯片內(nèi),，提供高性能,、高效率和可靠性，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制環(huán)路和低延時(shí)的快速通訊響應(yīng)[1],。以下從內(nèi)核,、存儲(chǔ)器架構(gòu)、通訊外設(shè)等方面闡述其特點(diǎn),。Concerto 系列TMS320F28M35H52C 功能框圖如下圖2 所示,。

    首先是高性能的內(nèi)核。Concerto 系列MCU 包含Cortex-M3 和C28x 兩個(gè)內(nèi)核,。Cortex-M3 內(nèi)核是Concerto 的主系統(tǒng)Master 子系統(tǒng)內(nèi)核,，主頻最高可運(yùn)行于125 MHz。Cortex-M3 內(nèi)核是32 位的ARM 核,，超高的性?xún)r(jià)比,，已經(jīng)被業(yè)界廣泛使用，其性能和穩(wěn)定性也已被用戶(hù)所廣泛接受,，非常適用于通訊和事件控制,。C28x 是新一代的32 位DSP 內(nèi)核，是TI 大多數(shù)現(xiàn)有的C2000 產(chǎn)品的內(nèi)核,，最高可運(yùn)行于150 MHz,，Concerto 中的C28x 帶浮點(diǎn)運(yùn)算單元（Floating-Point Unit），VCU 協(xié)處理器等，性能超強(qiáng),，非常適用于大吞吐量的數(shù)據(jù)處理,。C28x 作為Control 子系統(tǒng)，宏觀上受控于Cortex-M3 Master 子系統(tǒng),。

   其次是優(yōu)化的存儲(chǔ)器架構(gòu),。如圖2 所示，TMS320F28M35H52C 的C28x 可支配512KB 帶ECC 校驗(yàn)的Flash 存儲(chǔ)器,，64KB ROM,，36KB 帶ECC 校驗(yàn)的RAM；Cortex-M3 可支配512KB 帶ECC 校驗(yàn)的Flash 存儲(chǔ)器,，64KB ROM,，32KB 帶ECC 校驗(yàn)的RAM [3]。在兩個(gè)內(nèi)核之間,，是共享的外設(shè)和存儲(chǔ)區(qū),。總共64K 字節(jié)的共享RAM,，4K 的消息RAM,。

    再次是外設(shè)。如圖2 所示,，TMS320F28M35H52C 的C28x 內(nèi)核可支配DMA,、高速ADC（3MSPS）、多路高精度的PWM(24 路PWM和16 路高精度HRPWM),、eCAP,、eQEP 等為閉環(huán)控制所優(yōu)化的控制外設(shè)；Cortex-M3 內(nèi)核可支配多個(gè)串行接口,、以太網(wǎng),、CAN 等工業(yè)通訊外設(shè)。同時(shí),，兩個(gè)內(nèi)核還可共享ADC 等外設(shè),，增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的靈活性。

    最后是軟件架構(gòu),。如圖3 所示,，controlSUITE 是一個(gè)集成所有C2000 MCU 的開(kāi)發(fā)資源和軟件包和開(kāi)發(fā)平臺(tái),，它為T(mén)MS320F28M35H52C 的開(kāi)發(fā)者提供了外設(shè)例程,、DSP 庫(kù)、文檔,、開(kāi)發(fā)板資料,。ControlSUITE 還提供免費(fèi)的全功能實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)TI-RTOS 平臺(tái)，如圖4 所示，TI-RTOS 是基于SYS/BIOS 實(shí)時(shí)內(nèi)核,，集成了穩(wěn)定的中間件,，例如TCP/IP 協(xié)議棧、USB 協(xié)議棧,、FAT 文件系統(tǒng),、IPC多核通訊組件等。

3,、IPC 內(nèi)核間通信

    Cortex-M3 和C28x 內(nèi)核之間的通信主要完成兩大功能,，一是數(shù)據(jù)通信，二是傳遞狀態(tài)和控制信息,。IPC（內(nèi)核間通訊）的數(shù)據(jù)通信需要較大的RAM 來(lái)支持,，而傳遞狀態(tài)和控制等信息只需要一系列狀態(tài)標(biāo)志位即可。此外,，Cortex-M3 側(cè)的UART4 與C28x 側(cè)的SCIA,；以及Cortex-M3 側(cè)的SSI3 與C28x側(cè)的SPIA 在Concerto 內(nèi)部實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，不需要在芯片外部硬件連接,，而是否使能這類(lèi)功能則有CortexM3 系統(tǒng)配置,。

3.1 Message RAM 內(nèi)存區(qū)

    TMS320F28M35H52C 使用Message RAM 實(shí)現(xiàn)IPC 的數(shù)據(jù)通信。如圖5 所示,，2K 字節(jié)的MTOC Message RAM 用于從Master （Cortex-M3）子系統(tǒng)向Control（C28x）子系統(tǒng)傳遞消息,；2K 字節(jié)的CTOM Message RAM 用于從Control 子系統(tǒng)向Master 子系統(tǒng)傳遞消息。由于兩個(gè)子系統(tǒng)都配有DMA外設(shè),，因此,，DMA 也可以讀寫(xiě)Message RAM，從而提高系統(tǒng)效率,。Message RAM 區(qū)通過(guò)RAM 內(nèi)存的讀寫(xiě)權(quán)限保證了Message 的互斥訪(fǎng)問(wèn),，例如，C28x CPU 與DMA 可以讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)CTOM Message RAM 區(qū),，而Cortex-M3 CPU 和uDMA 只能讀訪(fǎng)問(wèn)CTOM Message RAM,。同樣，兩個(gè)內(nèi)核對(duì)于MTOC Message RAM 區(qū)的讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限則正好相反,。

Message RAM 僅僅作為IPC 的數(shù)據(jù)緩存,，IPC 還需借助于特定的控制邏輯電路來(lái)完成。如圖6 所示,，Master 子系統(tǒng)和Control 子系統(tǒng)都是通過(guò)5 個(gè)寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)IPC 的邏輯流程控制：IPCACK,、IPCSTS、IPCFLG,、IPCCLR,、IPCSET,。這5 個(gè)寄存器都是32 位，每一個(gè)bit 對(duì)應(yīng)于IPC 的一個(gè)通道,，因此最多可實(shí)現(xiàn)32 個(gè)通道的握手通信,。Bit0 到Bit3 總共4 個(gè)通道可以觸發(fā)消息接收方的IPC 中斷，Bit4 到Bit31 共28 個(gè)通道則需要消息接收方的軟件查詢(xún)來(lái)獲取Message RAM 中是否收到數(shù)據(jù),。如果兩個(gè)內(nèi)核之間僅僅傳遞狀態(tài)和控制信息（例如RTOS 中的Semaphore）,，僅通過(guò)以上寄存器便可以實(shí)現(xiàn)，而無(wú)需Message RAM 的參與,。

以下通過(guò)舉例Master 子系統(tǒng)往Control 子系統(tǒng)發(fā)送一幀數(shù)據(jù),，來(lái)簡(jiǎn)單介紹IPC 模塊的操作流程。

1. Cortex-M3 先在MTOC Message RAM 中寫(xiě)入一幀數(shù)據(jù),；

2. Cortex-M3 置位MTOCIPCSET（CM3 映射存儲(chǔ)器區(qū)）的Bit9,，如圖6 所示，此時(shí)MTOCIPCSTS（C28x 映射存儲(chǔ)器區(qū)）的Bit9 也將置位,；

3. C28x 輪詢(xún)MTOCIPCSTS 的Bit9,，查詢(xún)到Bit9 已置位；（如果之前的操作是Bit0 到Bit3 其中之一,，則將觸發(fā)C28x 產(chǎn)生一個(gè)IPC 中斷）

4. C28x 讀MTOC Message RAM 中的數(shù)據(jù),，此時(shí)，Cortex-M3 成功將一幀數(shù)據(jù)發(fā)送至C28x,。

3.2 Shared RAM 內(nèi)存區(qū)

    大部分情況下,，2K 字節(jié)的IPC Message RAM 區(qū)能夠滿(mǎn)足C28x 和M3 子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信，配合DMA,，通信效率也可以進(jìn)一步提高,。如果用戶(hù)希望一次性在兩個(gè)子系統(tǒng)傳遞更大塊的數(shù)據(jù)，另一種方法是通過(guò)Shared RAM 內(nèi)存,。

    TMS320F28M35H52C 有一個(gè)64K 字節(jié)大小的Shared RAM 區(qū),，總共8 塊S0-S7，每塊8K 字節(jié)大小,，如圖7 所示,。Cortex-M3 可以設(shè)置讓任何一塊Shared RAM 區(qū)由C28x 或M3 主控，比如,，映射S0 至C28x 側(cè)以后,，C28x CPU 和DMA 可以讀寫(xiě)S0，而M3 和uDMA 將只能讀S0,，不能寫(xiě)入和預(yù)取,。

    假如Cortex-M3 需要一次性發(fā)送6K 字節(jié)的數(shù)據(jù)到C28x 側(cè)，它可以先將Shared RAM 區(qū)S0 映射到本地存儲(chǔ)器空間,，接著通過(guò)IPC 發(fā)送一個(gè)標(biāo)志位給C28x 來(lái)通知其可以將數(shù)據(jù)取走,。

3.3 IPC 的軟件驅(qū)動(dòng)

controlSUITE 軟件開(kāi)發(fā)包中提供2 種IPC 的軟件驅(qū)動(dòng)庫(kù),，IPC Driver 和IPC_Lite Driver,。IPC_Lite Driver 僅使用IPC 寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)通信,，不需要額外的RAM，但是用戶(hù)只能支持一個(gè)IPC 中斷服務(wù)ISR,，且不支持以隊(duì)列形式來(lái)處理IPC 請(qǐng)求,。IPC_Lite Driver 使用方式如下：

1，主動(dòng)發(fā)起數(shù)據(jù)請(qǐng)求的內(nèi)核會(huì)首先調(diào)用IPC_Lite Driver 提供的名函數(shù),。在這個(gè)例子匯總,，M3 是發(fā)送數(shù)據(jù)的內(nèi)核并執(zhí)行“IPCLiteMtoCDataRead”函數(shù)。

• IPC_FLAG2 是C28 中斷標(biāo)志,，指示C28 內(nèi)核一個(gè)消息到來(lái),。

• IPC_FLAG17 是響應(yīng)標(biāo)志，C28 用其指示M3 核一個(gè)命令已經(jīng)被處理,。

• 需要讀取數(shù)據(jù)的C28 的地址也被作為一個(gè)參數(shù)傳遞給C28 內(nèi)核,。

• 這個(gè)函數(shù)在while 循環(huán)中被調(diào)用的原因是，它可能返回STATUS_FAIL 并且不會(huì)發(fā)送信息給C28 直至MtoC IPC 中斷2 和標(biāo)志17 可用, 之后,，該函數(shù)返回STATUS_PASS.

2,，被動(dòng)接收數(shù)據(jù)請(qǐng)求的內(nèi)核會(huì)在ISR 中解析其IPCCOM寄存器的命令。這個(gè)例子中,，C28 MtoCIPCINT2 ISR 知道標(biāo)志置位,，解析MTOCIPCCOM寄存器的命令，識(shí)別出是讀數(shù)據(jù)命令,。

3,，被動(dòng)接收數(shù)據(jù)請(qǐng)求的內(nèi)核會(huì)調(diào)用與主動(dòng)發(fā)起數(shù)據(jù)請(qǐng)求的內(nèi)核相同的函數(shù)名。這個(gè)例子中,，C28 執(zhí)行IPCLiteMtoCDataRead,，IPC_FLAG2 作為中斷標(biāo)志參數(shù)，IPC_FLAG17 作為狀態(tài)標(biāo)志參數(shù),。

4,，如果接收到命令有效，IPC_Lite 的驅(qū)動(dòng)函數(shù)會(huì)處理讀命令并確認(rèn)（acknowledges）狀態(tài)和中斷標(biāo)志,。如果接收到的命令無(wú)效,，則只有中斷標(biāo)志被確認(rèn)（acknowledged）用來(lái)釋放中斷給后續(xù)的命令，而狀態(tài)標(biāo)志仍然置位,。

IPC Driver 通過(guò)在Message RAM 中建立環(huán)形緩沖區(qū),，使得多個(gè)IPC 通信命令可以以隊(duì)列的形式被緩沖，然后逐個(gè)處理,，并且可以同時(shí)支持多個(gè)IPC 中斷服務(wù)程序ISR,，當(dāng)然,，IPC Driver 需要更多的RAM 來(lái)支持。和IPC-Lite 不同,，為了使用IPC 驅(qū)動(dòng),，需要在M3 和C28 的項(xiàng)目中增加一些設(shè)置。

第一步是在M3 和C28 的鏈接定位文件（.cmd）中添加IPC 循環(huán)緩沖區(qū)和指針段到CTOM和MTOC message RAM,。如下所示：

第二步,，應(yīng)用程序源碼中必須定義并且初始化至少一個(gè)volatile global tIpcController 變量(為C28 –M3 IPC 中斷使用)，如下所示：

1. 主動(dòng)發(fā)起數(shù)據(jù)請(qǐng)求的內(nèi)核會(huì)首先調(diào)用IPC Driver 提供的一個(gè)命令函數(shù),。這個(gè)例子中,，M3 是發(fā)起數(shù)據(jù)請(qǐng)求的內(nèi)核，執(zhí)行“IPCMtoCSetBits”函數(shù),。

• g_sIpcController1 是tIpcController 類(lèi)型的變量,，控制M3 和C28 IPC 中斷通道之間的通信。

• SETMASK_16BIT 是16-bit 掩碼,，指示應(yīng)該被置位的位域,。IPC_LENGTH_16_BITS 指示命令操作的數(shù)據(jù)對(duì)象是16-bits。

• 函數(shù)被配置成允許阻塞“ENABLE BLOCKING”, 意味著函數(shù)會(huì)一直等待直到M3 PutBuffer 有空的緩沖區(qū),。如果函數(shù)被配置成不許阻塞“DISABLE BLOCKING”, 一旦”Put”緩沖區(qū)滿(mǎn),，它會(huì)立即返回STATUS_FAIL 并且不會(huì)發(fā)送消息到C28。如果”Put”緩沖區(qū)有空余,，函數(shù)會(huì)返回STATUS_PASS,，

消息被成功發(fā)送到C28.

2. 被動(dòng)接受數(shù)據(jù)請(qǐng)求的內(nèi)核會(huì)連續(xù)調(diào)用IpcGet 函數(shù)來(lái)讀取sMessage 結(jié)構(gòu)體里的消息，只要有消息在”Get”緩沖區(qū),。在ISR 中IpcGet 函數(shù)被調(diào)用,，C28 側(cè)的tIpcController 變量被用來(lái)綁定兩個(gè)相同的M3 和C28 的IPC 中斷通道（和M3 側(cè)用來(lái)發(fā)送命令的tIpcController 相同）。

3. 即使被動(dòng)接收數(shù)據(jù)的內(nèi)核沒(méi)有確認(rèn)（acknowledged）IPC 中斷標(biāo)志,，主動(dòng)請(qǐng)求數(shù)據(jù)的內(nèi)核仍然可以連續(xù)發(fā)送消息,，因?yàn)閠IpcController 變量會(huì)把消息排隊(duì)放到”Put”緩沖區(qū)（與被動(dòng)接收數(shù)據(jù)請(qǐng)求的內(nèi)核的”Get”緩沖區(qū)相同）。被動(dòng)接收數(shù)據(jù)請(qǐng)求的內(nèi)核的ISR 會(huì)連續(xù)獲取并處理消息,，直至”Get”緩沖區(qū)為空,。

4、Cortex M3 和C28x 核的任務(wù)分工

Cortex-M3 子系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于處理事務(wù)和管理通訊外設(shè)的能力,，C28x 內(nèi)核子系統(tǒng)在實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理方面性能優(yōu)越,。因此，在一個(gè)系統(tǒng)中,，合理地分配兩個(gè)子系統(tǒng)的所處理的事務(wù),，優(yōu)化資源的配置是至關(guān)重要的?；贑oncerto 的系統(tǒng),，一方面應(yīng)當(dāng)最大化地使用C28x 的DSP 和實(shí)時(shí)控制優(yōu)勢(shì),，發(fā)揮ADC、PWM,、C28x 組成的閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),；另一方面應(yīng)將人機(jī)界面、通訊協(xié)議棧,、文件系統(tǒng)等盡可能運(yùn)行在Cortex-M3 子系統(tǒng)一側(cè),。下面通過(guò)兩個(gè)應(yīng)用案例來(lái)討論如何通過(guò)合理任務(wù)分工來(lái)提高系統(tǒng)效率,。

4.1 光伏逆變器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

光伏逆變器的主要功能是把光伏面板輸出的DC 直流電逆變?yōu)?10V/220V 的AC 交流電,，最終接入電網(wǎng)或者離網(wǎng)輸電至用電設(shè)備。在一個(gè)大功率的光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，往往有許多個(gè)光伏逆變器,，這些逆變器需要被監(jiān)測(cè)，控制中心需要實(shí)時(shí)觀測(cè)各個(gè)光伏逆變器的工作狀態(tài),。因此,，光伏逆變器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功能主要包括DC/AC 逆變器和網(wǎng)絡(luò)連接。如圖9 所示,，C28x 子系統(tǒng)（運(yùn)行于100MHz）完成MPPT 和DC/AC 逆變算法,。網(wǎng)絡(luò)連接可以有多種方式，常用的方式包括Ethernet 以太網(wǎng),、RS485 或CAN 等,，TMS320F28M35H52C 的Cortex-M3 子系統(tǒng)（100 MHz）帶Ethernet、RS485 和CAN 等接口,，支持多種有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)連接功能,。

圖8 Solar HV DC-AC Kit

對(duì)于C28x 子系統(tǒng)，采用狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)思路來(lái)區(qū)別不同的系統(tǒng)狀態(tài),。不同的狀態(tài)代表著不同的運(yùn)行模式,，其它的任務(wù)能夠根據(jù)特定的運(yùn)行模式采取相應(yīng)的行動(dòng)。例如,，可以采用下面5 種不同的運(yùn)行模式,。

• Power On Mode: 系統(tǒng)上電后進(jìn)入Power On Mode，系統(tǒng)上電后,，F(xiàn)28M35H52C1 中的Cortex-M3內(nèi)核boot 程序首先啟動(dòng),，此時(shí)C28x 控制子系統(tǒng)和模擬子系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)，需要M3 主子系統(tǒng)將其從復(fù)位狀態(tài)解除,。M3 主子系統(tǒng)設(shè)定M3 和C28x 內(nèi)核的時(shí)鐘頻率,，由于M3 和C28x 的主頻之比必須

為整數(shù)比，因此M3 和C28x 的主頻設(shè)定只能為60/60MHz,、75/150MHz,、100/100MHz,。在M3 和C28x 的主頻設(shè)定完成之后，需要由M3 主子系統(tǒng)對(duì)整個(gè)芯片的外設(shè)資源以及GPIO 進(jìn)行配置,，來(lái)決定哪些GPIO 可以由C28x 控制子系統(tǒng)進(jìn)行配置,。本系統(tǒng)中M3 和C28x 主頻設(shè)定為75/150MHz。當(dāng)所有的初始化操作完成后,，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入到Standby Mode,。

• Standby Mode：所有的PWM 和繼電器被關(guān)閉。系統(tǒng)等待啟動(dòng)命令,，也檢測(cè)是否發(fā)生錯(cuò)誤,。

• Soft Start Mode:  接收到啟動(dòng)命令，系統(tǒng)進(jìn)入軟啟動(dòng)模式,，PWM 和繼電器開(kāi)啟,。如果啟動(dòng)成功而且沒(méi)有錯(cuò)誤發(fā)生，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入正常逆變模式,。

• Normal Inverter Mode: 該模式下系統(tǒng)輸出功率,，如果沒(méi)有錯(cuò)誤發(fā)生也沒(méi)有收到關(guān)閉命令，系統(tǒng)會(huì)一直處于這個(gè)模式,。

• Fault Mode: 如果發(fā)生錯(cuò)誤,，例如母線(xiàn)過(guò)壓，系統(tǒng)立即進(jìn)入Fault  Mode,。所有PWM 輸出被封鎖,，輸出繼電器被斷開(kāi)。Fault 狀態(tài)可以被按鍵或者GUI清除,。清除后,，系統(tǒng)會(huì)返回到Standby  Mode

圖9 C28x 端程序系統(tǒng)狀態(tài)機(jī)

圖10 Concerto ADC 框圖

Concerto 系列有兩個(gè)12-bit ADC 模塊，每個(gè)ADC 模塊包含兩個(gè)采樣保持電路,，支持同步或者順序采樣模式,，3 個(gè)帶10-bitDAC 的模擬比較器，模擬信號(hào)的輸入范圍0V~3.3V( 內(nèi)部參考)或者VREFHI/VREFLO 比例關(guān)系（外部參考）,。

圖11 給出了詳細(xì)的ADC 配置,，TMS320F28M35H52C 的Cortex-M3 和C28x 內(nèi)核都能夠訪(fǎng)問(wèn)ADC的結(jié)果寄存器，而且2 個(gè)ADC 模塊共享4 個(gè)模擬輸入,，Concerto ADC 模塊的這個(gè)特性允許對(duì)關(guān)鍵信號(hào)進(jìn)行安全性驗(yàn)證,，提高系統(tǒng)的可靠性。

4.2 電力線(xiàn)載波通訊PLC 智能家居網(wǎng)關(guān)

    智能家居網(wǎng)關(guān)能夠?qū)⒎块g內(nèi)的智能電器以有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)的方式組成網(wǎng)絡(luò),，集中進(jìn)行管理,。如圖10 所示，TMS320F28M35H52C 的C28x（運(yùn)行于150MHz）主要完成電力線(xiàn)載波通信（Power Line CarrierCommunication）PLC 的OFDM 物理層算法。Cortex-M3（75MHz）的運(yùn)行TCP/IP 協(xié)議接入以太網(wǎng),，其次,，可選地通過(guò)UART 接口外接GPRS 模塊或者通過(guò)EBI 外擴(kuò)總線(xiàn)連接TFT 彩屏用戶(hù)界面。

5,、總結(jié)

Concerto C2000 異構(gòu)雙核MCU 將C28x DSP 內(nèi)核與ARM 公司的Cortex-M3 內(nèi)核融合在一起,，展示出高效的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通訊和事件管理的強(qiáng)大性能,。C28x 和Cortex-M3 兩個(gè)子系統(tǒng)分工明確,，又通過(guò)IPC 模塊巧妙實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)高效地核間通訊。在軟件方面,，controlSUITE 開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供多種組件,，包括TCP/IP 協(xié)議棧、IPC 驅(qū)動(dòng),、USB 協(xié)議棧,、FAT 文件系統(tǒng)等,，可幫助用戶(hù)更快地開(kāi)發(fā)出創(chuàng)新性的產(chǎn)品,。

6、參考

[1]. Performance Without Compromise: Implementing Real-time Control And Communications With a Dualsubsystem Microcontroller, Sangmin Chon, Brett Novak

[2]. Concerto Brochure

[3]. TMS320F28M35Hx Concerto Microcontrollers (Rev. D)

[4]. Concerto F28M35x Technical Reference Manual (Rev. B)

[5]. F28M35x Peripheral Driver Library User’s Guide

[6]. Quick Start Guide for Concerto-based Solar Explorer Development Kit