【導讀】實時微控製器 (MCU) 在幫助高壓汽車和能源基礎設施係統滿足電源效率
、功率密度和安全設計要求方麵發揮著至關重要的作用。無論是車載充電器 (OBC) 還是不間斷電源 (UPS)，這些設備都必須在惡劣環境中為時間關鍵型任務提供快速、確定性的性能。

實時微控製器 (MCU) 在幫助高壓汽車和能源基礎設施係統滿足電源效率、功率密度和安全設計要求方麵發揮著至關重要的作用。無論是車載充電器 (OBC) 還是不間斷電源 (UPS)，這些設備都必須在惡劣環境中為時間關鍵型任務提供快速、確定性的性能。

F29H85x 係列 C2000TM MCU 基於 TI 的 C29 內核，專為應對高壓係統中嚴苛的處理和安全設計挑戰而設計。這 些 MCU 性能顯著提升，是前代 TI C28 內核及市場上其他 MCU 的兩到五倍，並配備先進的集成式功能安全和信息安全元件
，可幫助工程師優化係統的可靠性和完整性，同時降低設計複雜性和成本。

C29 內核的創新包括:

• 重新設計的平台：

  VLIW 架構與全麵保護式流水線結合，支持並行執行最多八條指令。

• 新編譯器：

  通過基於 LLVM/Clang 的編譯器提升性能

• 重新設計的中斷性能：

• 硬件支持實時中斷的快速自動背景保存和恢複。新的中斷控製器

• 增強的平台性能：

  采用低延遲存儲器和外設互連設計，具有內置功能安全和信息安全機製

本文探討了 F29H859TU-Q1 和 F29H850TU 等實時控製 MCU 及其 C29 內核如何幫助工程師在電動汽車子係統（如 OBC 以及高壓和低壓直流/直流轉換器）和能源基礎設施（如光伏逆變器和 UPS）中提供更高的處理能力、 電源效率和快速開關頻率。

增強電動汽車的實時控製能力

通過在 OBC、高壓和低壓直流/直(zhi)流(liu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)等(deng)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)子(zi)係(xi)統(tong)以(yi)及(ji)主(zhu)機(ji)集(ji)成(cheng)係(xi)統(tong)中(zhong)使(shi)用(yong)集(ji)成(cheng)度(du)更(geng)高(gao)的(de)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)
，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)電(dian)源(yuan)效(xiao)率(lv)
，降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)和(he)減(jian)輕(qing)重(zhong)量(liang)，並(bing)簡(jian)化(hua)設(she)計(ji)中(zhong)安(an)全(quan)功(gong)能(neng)的(de)管(guan)理(li)。

通常
，在單個 MCU 中執行多個應用需要每個功能具有專用的內核。例如，一個內核專用於 OBC


，另一個內核專用於高壓和低壓直流/直流轉換器。通過使用 F29H85x 係列 MCU
，設計人員可以通過鎖步方式分配該 MCU 三個內核中的兩個來處理主機 MCU 所需的關鍵功能

，例如 AUTOSAR 和 ASIL-D 完整性等級下的重要功能安全和信息安全任務
，而剩餘的一個內核則負責處理係統的控製功能。

C29 內核與功能安全和信息安全單元 (SSU) 集成，可以在同一內核中無縫執行多個控製功能，同時防止這些功能相互幹擾。這樣可以保持功能之間的完全隔離並且不受幹擾。

F29H85x 係列 MCU 通過支持新的控製拓撲和算法（例如矩陣轉換器拓撲），進一步提高了汽車係統的性能，這些都得益於增強的 EPWM 功能。這些功能包括一個複雜的比較方案，該方案還集成了安全檢查機製

，例如保證最小死區和非法組合邏輯。此外
，這些 MCU 中的集成 ADC 提供硬件過采樣和結果安全校驗器等功能來幫助實現準確的檢測，從而更大限度地減少常見任務所需的軟件開銷。

增強能源基礎設施的實時控製

yuqichexitongsuomianlindetiaozhanleisi

，nengyuanjichusheshiyingyongdeshejirenyuanyebixumanzuduigenggaoxitongxiaolvbuduanzengchangdexuqiu。zhichinengyuanjichusheshidexitong，liruguangfunibianqihe UPS（圖 1）
，必須能夠提供越來越多的能源，同時還要抵禦網絡攻擊。

圖 1 用於服務器堆棧的不間斷電源

為了實現更高的電源效率和功率密度，設計人員可以利用寬帶隙半導體（SiC 和 GaN）和 F29H85x 係列 MCU 來 提高功率電子器件的開關和控製環路頻率。增加控製環路頻率可以提高電源轉換的係統電源效率和功率密度，同 時允許使用電容器和電感器等更小的無源器件
，從而進一步減少占用的布板空間。

從安全角度來看

，將硬件安全模塊 (HSM) 和 SSU 與 C29 內核集成在一起有助於保護能源基礎設施免受潛在惡意軟件的影響。SSU 有助於防止惡意軟件中斷 MCU 內運行中的功能
，同時保護內存和外設
，確保不影響實時性能。SSU 自動管理和切換硬件中的存儲器和外設訪問權限。SSU 與 C29 CPU 配合使用，管理每個獨立應用功能 的獨立堆棧指針和堆棧存儲器

，並針對惡意軟件和其它網絡攻擊提供安全保護。

F29H85x MCU 的架構支持 A/B 閃存組
，有助於實現實時固件更新 (LFU)，停機時間幾乎為零。除了編程後對內 容進行基本的閃存控製器驗證之外，HSM 還負責驗證更新的整體完整性。該架構還支持將軟件更新回滾到之前版本，並且可以永久阻止關鍵安全更新的回滾。

結語

隨著人們對高效安全能源設計的需求不斷增長，F29H85x 係列 MCU 和 C29 內核將幫助推動高壓應用的未來發展。這些功能強大的 MCU 可幫助設計人員簡化設計、降低成本並增強可靠性，從而擴展當前係統。

（來源：德州儀器）

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