无缝集成高性能ARM内核TIMCU解决方案赋能汽车电气化

TI可以为客户提供更多的选择日前，在盖世汽车主办的2022年第三届混合技术发展论坛上，德州仪器中国区MCU产品技术经理鲁静介绍，为了满足高电压，集成化和高安全性的行业需求，TI推出了基于ARM内核的第三代C2000 DSP和AM263X实时MCU产品，提供多种引脚数，存储器和封装选择，满足集成通信，功能安全和信息安全的需求

德州仪器中国区MCU产品技术经理

组织以下演讲内容:

德州仪器是一家半导体芯片公司我们的业务涵盖芯片的研发，制造，测试和销售TI拥有8000多种模拟和数字产品，全球近10万客户分布在工业汽车，消费电子，企业市场和通信市场今天我们就来重点介绍一下TI在汽车电动化领域的MCU产品

TI于1986年进入中国，36年来，我们一直在扩大我们在中国的本地服务系统目前，TI在成都有一个综合制造基地，在北京，上海和深圳有R&D团队我们还在上海和深圳设有产品分销中心，以及近20个销售和技术支持分支机构，为中国的客户提供全方位的支持

德州仪器汽车电气化MCU解决方案

最近几年来，电动化，智能化，网联化等汽车产业发展趋势也带来了诸多技术挑战在电动化领域，市场趋势要求汽车的电驱动速度越来越快，纯电动续航里程越来越长，充电时间需要更快，电力转换效率需要更高，要支持SiC等功率器件，PWM变频控制的开关速度也会变得更快，同时保证电力系统的功能安全

在智能领域，要求芯片具有更强的计算能力，支持多传感器融合联网要求汽车在互联互通的同时保证数据安全和网络安全

首先是高性能，其次是信息安全和功能安全越来越重要，这就要求MCU产品不仅要考虑主频，还要考虑整个系统的功能安全。

今天很多嘉宾都提到汽车行业非常浩繁这个体量的另一个表现就是整个产品的开发周期越来越短作为半导体供应商，我们需要提供更好的软件开发环境和知识库，让客户快速开发产品，我们需要更好地实现产品重用

首先看一下整个车身的MCU布局我们选择了几个大家可能感兴趣的MCU应用针对自动驾驶的雷达处理，TI推出了AM27系列产品，包括一对R5锁步内核和一个C6000 DSP内核TI的DSP有二三十年的历史，所以我们在数字信号运算方面的性能非常优越，可以很好的处理雷达信号同时TIAM27也非常适合语音信号处理，可以支持个性化产品的开发

另外，汽车正在向域控制器发展，未来车身各模块之间的数据传输流量会越来越高，目前的LIN和CAN将难以满足需求从长远来看，车载以太网可能很快就会落地，所以TI推出了AM24系列产品，可用于车身网关或域控制器

今天的主角是C2000和AM26，它们将更多地用于电控，电驱动和其他电气化领域TI所有的产品都是基于统一的架构，基于统一架构的整个开发过程会更快

我们把电气化的过程分为两部分第一部分是电驱动，包括混合动力系统，电驱动部分，车身空调等等

此外，就是电控部分，如插电式混合充电OBC，车身高低压转换的DC/DC转换器等这些应用的共同特点是实时控制，即能够快速采集板卡上的信号，通过一系列操作快速实现实时控制

针对这种实时应用，TI推出了两个系列的产品，第一个是左边的C2000系列，已经在市场上很多厂商中广泛使用，右边是我们去年推出的AM26x系列产品这种产品将于本月批量生产

两款产品的共同特点是拥有TI高性能实时控制单元，包括高通量ADC模块，高精度PWM模块和高速比较器模块。

针对功能安全和AUTOSAR的趋势，AM26x产品上集成了HSM硬件的加密模块，支持最高级别的ASIL—D认证。

我们来看看电控领域的趋势汽车需要更长的续航里程，所以需要支持更高的功率根据市场信息和预测数据，2030年11kW或22kW OBC模块的市场份额将越来越高要实现这类产品，需要有更快的开关频率，所以我们会使用SiC等新型功率器件，控制频率会从现在的一两百K上升到几百K，甚至百万级控制此时，CPU将需要更高的计算能力，外设的性能也将进一步提高

TI的产品优势明显从ADC采样到电控算法再到PWM输出，整个环路可以控制在一微秒之内，这在业界是非常优秀的表现鉴于电子控制产品的复杂拓扑结构，我们还提供多达64个通道的高精度PWM，帮助客户实现非常灵活的设计

在AUTOSAR和ASIL—D的支持下，客户可以很容易地使用TI的芯片设计。

然后将其改进为OBC和DC/DC在PCB板上着陆的架构左边是充电装置通常，OBC的前端是AC/DC功率因数校正电路，它允许产品更高和更好地利用电网效率随后，电压将被DC/DC提升至400V甚至800V，为动力电池充电，动力电池将在进一步运行期间驱动电机

由于车身有很多扬声器，座椅，大灯等设备，有12V或者48V的电路，需要一个从高压到低压的过程，而这个过程需要在汽车行驶过程中实现，所以功能安全是最重要的。

市面上各种厂商实现功能的方式多种多样，我们总结为四种应用场景一种是目前市场上常见的，就是用单片作为PFC，非隔离电路，然后用第二个芯片作为OBC的DC/DC因为这个模块需要与汽车的其他部分进行通信，所以通常需要第三个MCU来运行AUTOSAR，信息安全或功能安全

第二种方式，我们会选择更强的MCU，可以把OBC的DC/DC部分和主控MCU部分结合起来，形成双芯片方案。

第三种方式，有些客户会把OBCPFC和DC/DC放在一个芯片上，用一个主MCU。

第四种方式是大整合所有四种功能都可以放在一个芯片上

TI提供所有设计灵活性，包括高性能产品，如四核400兆产品AM2634和双核产品AM2632C2000也有四核产品和单核产品对于TI，我们更有选择性，客户可以根据自身情况选择方案

对于DC/DC从高压到低压的转换，我们也有双芯片方案和单芯片方案集成也是当前的趋势，我们期待看到更多创新的架构

TI C2000放大器，AM263x芯片特性介绍

TIC2000在实时控制领域已经使用了20多年在汽车领域，C2000在电气驱动和电气控制方面占有很高的比重评价一个芯片有四个方面第一，是否有足够的能力和良好的性能对信号进行采样，包括通道数，吞吐量和精度的性能

第二部分是处理部分，也就是计算能力。

第三部分是控制，包括车载设备的控制能力是否灵活，控制延时等等。

第四部分是接口，接口的数量，种类，吞吐量是否足够丰富，能够满足客户的需求以上四个方面基本可以评价一个MCU是否能满足基本要求

那么C2000的优势是什么呢在这里，我想引用一下比亚迪的鲁总经理说过的话他说，比亚迪在做DM—i创新的时候，更多的是站在用户的角度设计零部件其实TI也是如此我们在做芯片的时候，也需要站在用户的角度去思考，客户在做电驱动或者电子控制的时候，希望如何使用这些硬件模块，我们需要提供哪些功能，让它们的使用更加简洁方便C2000基于上述角度设计了芯片

在计算部分，会对实时控制领域的算法进行分析，针对具体操作创建具体的硬件指令，提高计算速度我们还会放置一个专用的内核来快速响应ADC信号的中断，从而减少信号延迟

在采样部分，我们会考虑如何根据不同模块的同步要求来设计ADC，实现多路同步另外，针对采样中可能出现的误差，我们会增加硬件的后处理模块来自动修正同样，PWM可以灵活调整各种信号的时区和相移，用户可以通过它实现各种复杂的拓扑结构这些都是TI设计芯片的初衷

除了性能和实时控制的特点，C2000还在信息安全和功能安全方面做了大量工作比如为了保护代码，我们有反锁措施，加密启动等相应的保护措施我们也有相应的硬件加速器来满足信息传输过程中的加密需求

在功能部分，C2000目前已经达到ASIL—B级功能安全认证，未来将成为ASIL—D级认证芯片TI还提供功能安全诊断库，功能安全手册等资料，帮助客户通过系统级认证

TI的AM26x系列更多的是面向ARM生态系统的客户AM26x和C2000的区别仅在于内核不同使用ARMR系列内核，最多四个内核主频会达到400MHZ，部分产品可以达到800MHZ所有配置都适用于电力驱动和电子控制应用

的内核可以灵活配置，用户可以根据自己的软件架构进行选择以中间架构为例，它使用一对锁步内核来监控功能安全和AUTOSAR，然后使用另外两个内核来控制或处理电机的电量如果有些客户没有功能安全需求，可以使用四核来提高计算能力

TIAM26x系列所有产品均可兼容硬件客户开发一系列产品时，硬件设计基本一致，可以通过软件配置灵活选择内核

在功能安全方面，AM26x支持ASIL—D认证，其功能安全特性将比C2000更加丰富不仅在内核级和内存访问上有功能安全机制，而且在总线上增加了很多功能安全机制来保证系统安全其信息安全基本可以满足汽车行业的需求，支持不同的算法客户也可以在这个芯片上添加自己的密钥，实现定制产品

参考设计简介

未来市场上22kW的产品会越来越多此外，汽车正在成为一个大规模的储能设备，因此在电源设计中，双向充电的需求会越来越多

前面讲了很多电控其实电传动也会有电传动和DC/DC的一些功能需求，包括反向制动，如何提高电传动的系统效率针对这种应用，TI还推出了参考设计TIDM—02009

TI的使命是通过不断的技术创新，让电子设备让人们的生活更美好也希望TI能通过MCU的不断创新，为我们的行业提供更高性能，更高性价比的解决方案，帮助整个行业的电气化进程越来越稳健