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C2000 传奇的以前、现在与未来_暗记_旗子

admin 2024-12-10 20:32:56 0

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电子开拓领域的老人,大概还记得那些摆满书架的厚厚的黄皮书(TI的DSP产品手册)。
如果你没有那么老,当你学习奥本海姆的《数字旗子暗记处理》之后,肯定会打仗到TI的C2000——只管对某些人来说这门课切实其实便是噩梦,但当你上手过C2000电路之后,看到波形,很多数字旗子暗记上的迷惑大概溘然就迎刃而解了。

如果将C2000看作一个人,他便是你最倾慕的那种人,出身名门,家世显赫,有一个好爸爸TI——集成电路的发明者。
1971年,当英特尔发明被看作微处理器先驱的4004的同时,TI发明了同样具有跨时期意义的4位MCU。
1982年,TI的DSP问世。
此后,TI在DSP和MCU领域协同发展,C2000系列这个结合了DSP的MCU产品从而得以问世。
作为仿照及嵌入式旗子暗记链领域的紧张供应商,除了仿照旗子暗记链之外,C2000完全诠释了TI对付掌握旗子暗记链的整体办理方案,C2000中包括了丰富的旗子暗记采集、实时的处理、高速的打算以及准确的PWM输出。

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我命由我不由天

严格意义上来说,第一代C2000的前身,可以追溯到1995年TI为硬盘驱动所开拓的某款DSP。
而到了1997年,第一个针对电机掌握的16位专用芯片F24x DSP问世,只管现在看来,该产品很大略,只有20MHz主频,具有10位ADC以及3相PWM,但仍旧在数字电机掌握市场中迅速确立了自己的地位。
尤其是自动动力转向运用中,数控的无刷直流电机取代了笨重且昂贵的液压系统。
2000年,3.3伏的LF240X发布,时钟频率达到40MHz,为Segway平衡代步车掌握两个电机,并且也开始运用于逆变器等产品中。

超高的性能给C2000带来了“阳春白雪”的形象,在大众市场上这并不是什么好词,意味着接管度不高。
公司是要赢利的,于是TI将其从DSP产品线中拿了出来,而对付当时被看作DSP公司的TI来说,这意味着边缘化。
事实上,大户人家从来就不缺这一个半个孩子,生存权是要自己去争取的。
大概从2003年开始,随着节能减排和工业自动化重视度提高,大家对机电产品的效率越来越关注,掌握MCU迎来了绝佳的机遇。

看准机遇后,第二代C2000于2005年问世,首款产品是F281X MCU,将C24X内核演进至32位C28X内核,并且升级了ADC、PWM等多种外设。
此时C2000的描述已经从Programmable DSP或者DSP Controller 正式变成了Controller,并且采取了MCU架构,至此C2000正式成为MCU的一员。
C2000脱胎于DSP的上风开始进一步发挥,具有变频技能的马达掌握和数字电源技能开始在市场上崭露锋芒,算法上的繁芜性以及实时处理需求,都给了DSP充分发挥的空间。
对付嵌入式运用来说,很多时候每每并不须要主频跑到多高性能,而是打算掌握环路产生中断,给出实时的相应与刷新,这点上DSP比较MCU具有天然上风。

Piccolo(短笛)、Delfino(海豚音)和Concerto(协奏曲)这三大系列产品线,分别对应小系统、高性能运用以及双核运用,C2000经办掌握系运用的年夜志由此可见。
市场上当然有同类型产品,但没有一个像C2000坚持了那么永劫光做这一件事。
因此几年后顺理成章地,在马达掌握、功率变换领域,C2000成为行业里的标杆,霸占了中国中高端市场上的大壁江山。
一个例子是,随着华为电源业务部门(安圣电气)出售给艾默生之后,基于华为-艾默生系的不少员工后来出来创业,出身出一批环绕电力电子领域的创新企业,基本上都成为了C2000的用户。

随着新能源汽车、直流无刷电机、新能源与宽禁带半导体的发展,对实时掌握系统提出了更多的哀求,2013年C2000与时俱进,推出了第三代产品,其最高CPU性能靠近1000 MIPS,同时升级C28X内核从而支持64bit浮点打算。
第三代C2000采取了65nm工艺节点,比较上一代180nm,在性能、功耗、本钱等方面都有了极大进步。
与此同时,第三代C2000进一步扩大差异化,通过供应不同存储空间、封装引脚的办法,进一步知足用户的细分需求。

逆风?顺风?

2010年,C2000如日中天之时,Arm推出了 Cortex-M4,加强了对付浮点打算的支持,就在媒体预测这会对DSP造成什么影响时,2014年随着Cortex-M7高性能版的发布,给C2000为代表的DSP类型MCU带来了不小的冲击,再加之浩瀚厂商的支持,C2000终于有了敌手,乃至一度在某些关键市场失落利。

这不是一场普通的产品对产品的对决,而是两条道路的较劲。
Arm强调开放和生态系统,C2000则是多年实时掌握领域的专业积累和总体旗子暗记链性能。
无论谁赢都可以有一大堆理论依据,实在还是成王败寇。
有人乐意选择成熟的市场业已证明的大厂,有人希望能在不同的供应商间自由切换,都无可厚非,就像苹果和安卓都有自己的忠粉。

韶光的雕琢留下的是厚度。
事实上,二十余年来,TI建立了完全的DSP生态体系,只管无法与Arm强大的生态系统比较,但无论从秘闻积累,还是所专注的市场来说,这个生态系统仍旧是稳固的。
25年来,C2000得到了客户的广泛认可,产品的忠实度非常高,干系领域的客户也早已习气C2000的各种产品开拓习气。

而对付新入场的工程师,如果希望学习与DSP干系的数据搬运,如FIR和IIR滤波、傅里叶变换等来讲,没有比C2000更得当的了,从书本、教程、文档、开拓板的获取难易度来看,C2000的资源比较较Cortex M7来讲都更为丰富,选择面更广。

面对一部分用户的“喜新厌旧”,C2000选择的是惟有用邪术打败邪术,用创新打败创新。
TI不断核阅自己的产品组合,步伐明显加快,以前每隔几年推出一次新品,而现在每年都会推出多款新品。
2020 年,TI推出一款新的入门级产品 F280025来应对大批量市场需求的同时,也推出了 F28388 产品,这是现有的最高性能 925MIPS 多核和 Ethercat 产品。

而作为最主要的创新之一,TI始终没有放弃对DSP内核的持续开拓,TI也不止一次透露出下一代C2x系列DSP的演进蓝图。
此外在C2000中,也推出了包括集成Cortex-M3以及Cortex-M4的内核,方便工程师进行连接管理,通过更大的带宽知足实时通信的哀求。

各种大胆考试测验,加之市场又在发生变革,C2000又像当月朔样神奇地重焕青春。
在可预见的未来,C2000的目标市场还将连续增长,实际结果也是有目共睹。
尤其是随着环球掀起的新一轮“碳中和”“碳达峰”的能源革命浪潮下,C2000再一次登上顶峰,且这一次浪潮来得更为凶猛,C2000已经在诸多风口行业中得到了较高的市场份额。

首先,在C2000原来就霸占上风的电源市场,基站、做事器、充电桩和其他工业电源运用开始大面积更换至数字电源,而光伏/风力等新能源市场对付逆变器的需求同时大幅度的提升。
而在电机市场,包括打算机数控 (CNC) 以及机器臂中广泛利用了互换驱动、BLDC、步进电机和伺服电机等前辈掌握系统。
在HVAC运用中,变频技能逐渐成为了标配。

在汽车市场中,新一代C2000在AEC-Q100的根本上,实现了芯片级ASIL B和系统级ASIL D安全等级认证,可以知足更严苛的车规级哀求。
也恰是以,在新能源汽车中的OBC、DC/DC电源以及牵引电机,都已广泛选择了C2000作为数字掌握器。

中国元素及其他核心

回过分来看,C2000的技能升级也好,计策转向也罢,实际上始终环绕着几个核心要素及市场,有些东西是一贯未改变的——开拓具有超高实时性能的产品、适用于目标运用的创新系统级参考设计、前辈的算法研究以及对客户的支持。

对付超高实时性能产品,并不但关注 MHz 或 MIPS,还关注总体旗子暗记链性能。
例如,引入了三角函数加速器 (TMU),这是 C28 DSP 内核中的协处理器功能,可以减少 SIN() 和 COS() 的指令周期数,而无需增加 MHz,这对高等电机掌握等运用非常主要。
TI在比较了旗子暗记链性能与基于 ARM 的产品,创造C2000的性能比运行更高 MHz 的设备性能更好。
另一个例子是,最近的电源运用开始拥抱 SiC 或 GaN。
TI的高分辨率 PWM 为高开关频率而设计,并已经利用 C2000+GaN 开拓了许多不同的参考设计,可实现不同的电源拓扑。
通过利用可配置逻辑块 (CLB) ,可以实现有源 EMI 滤波器办理方案。

而中国则是C2000的另一个成功密码。
C2000多年来的快速发展离不开中国市场,如今C2000卖力工业和汽车市场的两位产品经理都是中国人,足以见TI重构C2000的年夜志中,中国是最主要的一环。
TI在2021年10月新发布的C2000 F28003X系列产品,便是TI C2000产品线总经理来中国与某空调客户做深入调研,理解到客户对付性能的哀求之后所定义的产品。

大概这些都可以浓缩成大略的一句话:凭借 25 年的实时掌握履历,能够理解客户的问题,并找到办理这些问题的创新方法,这便是C2000在实时领域拥有的关键能力。

TI前首席科学家,DSP产品奠基人方进2012年曾说过这么一段话:

大概有人会以为DSP作为一个产品,从一文不值到创造每年数十亿美元的代价之后又偃旗息鼓很奇怪。
但是这确实是一个好的开始。
它并没有偃旗息鼓,只是融入到了每一个数字处理系统中而已。
为什么这么说呢,由于我们在IC技能中所做的努力已经许可在芯片中嵌入DSP。
曾经的DSP是非常大的,而如今却小到险些看不见。
首个可编程DSP TMS32010将其裸片的四分之一用于乘法器,而现在的乘法器已变得非常小。
DSP的核心理论现在也可以在嵌入式处理器天下中得到更大的发挥代价。
TI正在针对特定市场的需求为我们的旗子暗记处理器进行着优化。
与其说我们打造了一条DSP产品线,不如说我们打造了一条通信旗子暗记处理器、音频旗子暗记处理器、视频旗子暗记处理器、图像旗子暗记处理器和马达掌握处理器的产品线,所有这些都能采取DSP的理论和硬件。

C2000 25年来的成功,以及未来雄伟的蓝图,都可以印证方进曾经的预言。

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