采用非對稱(chēng)雙核 MCU 提高系統性能

1. 主動(dòng)發(fā)起數據請求的內核會(huì )首先調用 IPC Driver 提供的一個(gè)命令函數。這個(gè)例子中，M3 是發(fā)起數據請求的內核，執行“IPCMtoCSetBits”函數。

? 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，指示應該被置位的位域。IPC_LENGTH_16_BITS 指示命令操作的數據對象是 16-bits。

? 函數被配置成允許阻塞 “ENABLE BLOCKING”, 意味著(zhù)函數會(huì )一直等待直到 M3 PutBuffer 有空的緩沖區。如果函數被配置成不許阻塞 “DISABLE BLOCKING”, 一旦”P(pán)ut”緩沖區滿(mǎn)，它會(huì )立即返回STATUS_FAIL 并且不會(huì )發(fā)送消息到 C28。如果”P(pán)ut”緩沖區有空余，函數會(huì )返回 STATUS_PASS，

消息被成功發(fā)送到 C28.

2. 被動(dòng)接受數據請求的內核會(huì )連續調用 IpcGet 函數來(lái)讀取 sMessage 結構體里的消息，只要有消息在”Get”緩沖區。在 ISR 中 IpcGet 函數被調用，C28 側的 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 側用來(lái)發(fā)送命令的 tIpcController 相同)。

3. 即使被動(dòng)接收數據的內核沒(méi)有確認(acknowledged)IPC 中斷標志，主動(dòng)請求數據的內核仍然可以連續發(fā)送消息，因為 tIpcController 變量會(huì )把消息排隊放到”P(pán)ut”緩沖區(與被動(dòng)接收數據請求的內核的”Get”緩沖區相同)。被動(dòng)接收數據請求的內核的 ISR 會(huì )連續獲取并處理消息，直至”Get”緩沖區為

空。

4、Cortex M3 和 C28x 核的任務(wù)分工

Cortex-M3 子系統的優(yōu)勢在于處理事務(wù)和管理通訊外設的能力，C28x 內核子系統在實(shí)時(shí)控制和數據處理方面性能優(yōu)越。因此，在一個(gè)系統中，合理地分配兩個(gè)子系統的所處理的事務(wù)，優(yōu)化資源的配置是至關(guān)重要的?；?Concerto 的系統，一方面應當最大化地使用 C28x 的 DSP 和實(shí)時(shí)控制優(yōu)勢，發(fā)揮ADC、PWM、C28x 組成的閉環(huán)系統的優(yōu)勢;另一方面應將人機界面、通訊協(xié)議棧、文件系統等盡可能運行在 Cortex-M3 子系統一側。下面通過(guò)兩個(gè)應用案例來(lái)討論如何通過(guò)合理任務(wù)分工來(lái)提高系統效率。

4.1 光伏逆變器網(wǎng)絡(luò )節點(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)?110V/220V 的 AC 交流電，最終接入電網(wǎng)或者離網(wǎng)輸電至用電設備。在一個(gè)大功率的光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò )拓撲中，往往有許多個(gè)光伏逆變器，這些逆變器需要被監測，控制中心需要實(shí)時(shí)觀(guān)測各個(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(運行于 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(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

對于 C28x 子系統，采用狀態(tài)機的設計思路來(lái)區別不同的系統狀態(tài)。不同的狀態(tài)代表著(zhù)不同的運行模式，其它的任務(wù)能夠根據特定的運行模式采取相應的行動(dòng)。例如，可以采用下面 5 種不同的運行模式。

? Power On Mode: 系統上電后進(jìn)入 Power On Mode，系統上電后，F28M35H52C1 中的 Cortex-M3內核 boot 程序首先啟動(dòng)，此時(shí) C28x 控制子系統和模擬子系統處于復位狀態(tài)，需要 M3 主子系統將其從復位狀態(tài)解除。M3 主子系統設定 M3 和 C28x 內核的時(shí)鐘頻率，由于 M3 和 C28x 的主頻之比必須

為整數比，因此 M3 和 C28x 的主頻設定只能為 60/60MHz、75/150MHz、100/100MHz。在 M3 和C28x 的主頻設定完成之后，需要由 M3 主子系統對整個(gè)芯片的外設資源以及 GPIO 進(jìn)行配置，來(lái)決定哪些 GPIO 可以由 C28x 控制子系統進(jìn)行配置。本系統中 M3 和 C28x 主頻設定為 75/150MHz。當所有的初始化操作完成后，系統自動(dòng)轉入到 Standby Mode。

? Standby Mode：所有的 PWM 和繼電器被關(guān)閉。系統等待啟動(dòng)命令，也檢測是否發(fā)生錯誤。

? Soft Start Mode: 接收到啟動(dòng)命令，系統進(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)有錯誤發(fā)生，系統自動(dòng)進(jìn)入正常逆變模式。

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

? Fault Mode: 如果發(fā)生錯誤，例如母線(xiàn)過(guò)壓，系統立即進(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，系統會(huì )返回到Standby Mode

圖 90 C28x 端程序系統狀態(tài)機

圖 101 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，模擬信號的輸入范圍 0V~3.3V( 內部參考)或者VREFHI/VREFLO 比例關(guān)系(外部參考)。

圖 11 給出了詳細的 ADC 配置，TMS320F28M35H52C 的 Cortex-M3 和 C28x 內核都能夠訪(fǎng)問(wèn) ADC的結果寄存器，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)特性允許對關(guān)鍵信號進(jìn)行安全性驗證，提高系統的可靠性。

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)能夠將房間內的智能電器以有線(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 外擴總線(xiàn)連接 TFT 彩屏用戶(hù)界面。