如何实现高性能循环控制

在当前工业领域，适用于各种电机驱动、工厂自动化和高功率电网应用的有多种解决方案和架构。其中许多都具有可靠的性能和连接，但却价格昂贵，因为它们可能具有复杂的设计和高昂的成本，而且为了满足系统的需求往往还需要多个芯片。在不断变化的市场中，设计差异化固然重要，但效率和性能对于产品的生命周期以及企业最终的长期可持续发展却更为关键。

您可能会问自己，“我如何在竞争中取胜？”或“什么是帮助我维持业务和实现未来发展的理想选择？”问题的核心在就于集成功能，其中实时控制可实现实时连接。

全新系列的C2000™实时控制器F2838x提供更优化的连接选项，控制性能得到提高，而且能够在工业应用和高功率电网应用中展现出系统级灵活性。如图1所示，该系列是一款具有性能增强功能的F2837x器件和一个新的连接管理器，以及一个可卸载处理密集型通信并优化连接的、基于Arm® Cortex®-M4的子系统。

F2838x通过启用通常由FPGA/复杂可编程逻辑器件、专用集成电路和通信微控制器（MCU）/微处理器执行的功能，可为连接的伺服驱动器、交流驱动器、工厂自动化和工业电源设备提供近乎单芯片的解决方案。

通过基于Arm® Cortex-M4的专用连接管理器实现实时通信。由于集成了EtherCAT功能，无需使用外部ASIC。还支持10/100以太网、CAN FD、USB和各种高速串行端口。此外，快速串行接口（FSI）可实现高达200 Mbps的通信，并在隔离栅上实现低成本路径。

典型的FPGA/CPLD功能由多个F2838x功能来实现。可配置逻辑块（CLB）允许：

创建绝对值编码器接口

专用脉冲序列逻辑

客户化定制定时器、串行接口和逆变器保护机制

快速电流环路（FCL）技术可在不到500ns的时间内处理关键伺服驱动器磁场定向控制环路。还包括可连接通用隔离Delta-Sigma转换器的Sigma-Delta滤波器模块、更高级别的高分辨率PWM（最多32个ePWM通道），以及用于逆变器保护和灵活定时器同步的高级比较器子系统。

通过以下方式实现高性能循环控制：

采用三角数学单元（TMU）增强了领先的C28x™ DSP内核，以加速关键的arctan、sin和cos函数；

采用新型快速整数除法硬件，用于高效计算；

采用64位浮点单元，用于提高伺服运动控制的精度。

控制律加速器（CLA）可用于增加并行控制或信号处理。具有后处理硬件的四个独立16位精密模数转换器具有让可用通道加倍的新型单端模式。将主机和通信任务卸载到连接管理器可以释放循环，以专用于实时控制。

一旦投入全面生产，F2838x系列将提供六种配置（表1）。所有器件的标配均包含连接管理器和以太网。可选配置包括单（1.0 MB闪存）或双（1.5 MB闪存）C28x加控制法加速器（CLA）子系统、可配置逻辑块访问和EtherCAT功能。F2838x采用16 mm×16 mm 337 焊球细间距球栅阵列封装，结温为-40°C至125°C。

众所周知，控制、灵活性和性能是电机驱动、工厂自动化和大功率电网应用的三大要素。只要将连接集成在一颗芯片上，您就拥有了一个实时控制和连接的MCU，可以引导您的业务向前发展，并在未来几年实现系统级灵活性。

审核编辑：何安