可自定義的片上外設(shè)顛覆傳統(tǒng)邏輯，TI助力工程師發(fā)揮創(chuàng)造力

全球各地的實(shí)驗(yàn)室都會(huì)出現(xiàn)這樣似曾相識(shí)的場(chǎng)景：設(shè)計(jì)工程師努力突破限制，試圖增強(qiáng)功能或提高性能。然而，當(dāng)深入到底層系統(tǒng)時(shí)序時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)僵局。因?yàn)樗麄兛赡苄枰年P(guān)鍵控制信號(hào)的解決方案。這種狀況會(huì)限制工程師發(fā)揮創(chuàng)造力，只寄希望于：“可以在控制外設(shè)內(nèi)自定義邏輯和時(shí)序就好了?！爆F(xiàn)在，有了 C2000? 微控制器 (MCU) 的可配置邏輯塊 (CLB, Configurable Logic Block)，這個(gè)愿望已成為現(xiàn)實(shí)。

什么是 CLB？CLB 將一個(gè)經(jīng)優(yōu)化的高速可編程邏輯集成到 C2000 MCU 等實(shí)時(shí)控制器中，為增強(qiáng)型脈寬調(diào)制器 (PWM)、增強(qiáng)型捕捉、增強(qiáng)型正交編碼器和通用 I/O 等關(guān)鍵外設(shè)提供智能的信號(hào)輸入/輸出 (I/O) 路由功能，最終成為具有系統(tǒng)級(jí)差異化特性的增強(qiáng)版知識(shí)產(chǎn)權(quán) (IP) 模塊。

圖1 CLB工具單元塊的示例

如圖 1 中所示，CLB 工具包括兩個(gè)、四個(gè)或八個(gè)邏輯塊，每個(gè)邏輯塊內(nèi)是一整套經(jīng)優(yōu)化的可編程邏輯單元，其中包含：

●   三個(gè) 4 輸入查找表 (LUT4)

●   三個(gè) 32 位計(jì)數(shù)器 (Ctr32)

●   三個(gè) 4 狀態(tài)有限狀態(tài)機(jī) (FSM)

●   八個(gè) 3 輸入輸出查找表 (L3)

●   一個(gè)高級(jí)控制器 (HLC)

通過(guò)單獨(dú)配置并將這些單元塊連接在一起，您可以生成自定義邏輯方案，為復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題提供新穎的解決方案，例如為保護(hù)觸發(fā)條件編寫應(yīng)用特定的邏輯、增強(qiáng)軟開(kāi)關(guān) PWM的類型、或者實(shí)現(xiàn)基于特殊條件的正交編碼器位置捕獲。

為了方便開(kāi)發(fā)，TI 創(chuàng)建了一個(gè)圖形化 CLB 配置工具（如圖 2 所示），并將它直接集成到 TI 的 Code Composer Studio? 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，用于代碼開(kāi)發(fā)和調(diào)試。

圖2 CLB工具配置視圖

配置好之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成 CLB 工具輸出邏輯。工程編譯輸出是一個(gè) *.h 頭文件，該文件描述了 CLB 工具配置。在運(yùn)行時(shí)初始化期間，頭文件描述符調(diào)用 C2000Ware DriverLib 應(yīng)用程序編程接口函數(shù)來(lái)配置邏輯塊。

設(shè)計(jì)工程師逐漸使用 CLB 工具探索實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化的新方法。Harman International 公司 Lifestyle Audio 部門的首席硬件工程師Matt Parnell 一直在使用 CLB 來(lái)增強(qiáng)產(chǎn)品。

根據(jù) Matt 的說(shuō)法，他們一直在尋求“突破設(shè)計(jì)的限制”。

“例如，現(xiàn)在我們把主函數(shù)的軟件控制環(huán)路移動(dòng)到 CLB，轉(zhuǎn)移了用戶控制邏輯和診斷功能的負(fù)擔(dān)。降低了400kHz 頻率的每個(gè)周期開(kāi)銷，非常有效果和必要。各周期降低開(kāi)銷后騰出的帶寬可直接用于改進(jìn)控制功能，”Matt 表示。

他還談到，增強(qiáng)型 PWM (ePWM) 外設(shè)如何在“底層”集成信號(hào)。

“在 CLB 內(nèi)，設(shè)計(jì)人員可以攔截內(nèi)部 ePWM 信號(hào)，包括動(dòng)作指示器和死區(qū)、邏輯條件的信號(hào)，然后創(chuàng)建自定義版本的子模塊。Harman 已經(jīng)使用這個(gè)功能獲得了新勝利。CLB 為功能已經(jīng)非常強(qiáng)大的器件增加了非常多的定制功能?！?/p>

新的 CLB 外設(shè)克服了控制類設(shè)計(jì)的障礙，為制定差異化解決方案提供了一個(gè)全新的工具集。最新的 C2000Ware 版本包括 15 個(gè) CLB 示例；MotorControl 軟件開(kāi)發(fā)套件中提供了編碼器示例。請(qǐng)查看培訓(xùn)和應(yīng)用手冊(cè)，了解 CLB 如何顛覆傳統(tǒng)邏輯。