德州儀器全新推出 TMS320F28P55x 系列和 F29H85x 系列兩款力作
發(fā)布時間：2024-12-12 www.xstr.xyz
今天，AI掀起的創(chuàng)新技術(shù)浪潮，正在為不斷追求高效、智能與安全的工業(yè)領(lǐng)域帶來令人驚嘆的飛躍。常言道，工欲善其事，必先利其器。近期，德州儀器久負(fù)盛名的標(biāo)志性產(chǎn)品系列--C2000 實時控制MCU家族再添新成員，形象地展示了深耕行業(yè)的"實時控制能手"在融合AI之力后，將為業(yè)界帶來怎樣的無窮潛能。
作為長期應(yīng)用于實時控制領(lǐng)域的"招牌產(chǎn)品"，德州儀器的C2000 系列MCU可謂歷久彌新，其憑借著近30年來持續(xù)不斷的迭代與創(chuàng)新，始終以優(yōu)勢身位活躍在電源變換、太陽能、逆變系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、交流電機(jī)驅(qū)動、直流無刷電機(jī)驅(qū)動以及汽車變換與牽引逆變器等諸多領(lǐng)域。
德州儀器中國區(qū)技術(shù)支持總監(jiān)師英在發(fā)布會現(xiàn)場
此次全新推出的TMS320F28P55x 系列和F29H85x 系列兩款力作，一如既往地延續(xù)了這一與時俱進(jìn)的創(chuàng)新理念。正如德州儀器中國區(qū)技術(shù)支持總監(jiān)師英表示的："憑借我們在神經(jīng)處理單元領(lǐng)域的深厚積累與領(lǐng)先優(yōu)勢，我們將為工程師們在設(shè)計能夠?qū)崟r做出準(zhǔn)確、智能決策的系統(tǒng)過程中所面臨的挑戰(zhàn)提供強(qiáng)有力的支持。"
TMS320F28P55x系列：擁抱AI智勝未來
作為業(yè)內(nèi)首款集成了NPU（集成神經(jīng)處理單元） 的實時MCU，TMS320F28P55x 系列可以實現(xiàn)更智能的實時控制，并以更精悍的整體系統(tǒng)尺寸和更低的成本，使故障檢測準(zhǔn)確率超過 99%。同時，憑借高達(dá) 1.1MB 的集成式閃存存儲器、24 個脈寬調(diào)制通道和39 個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通道，TMS320F28P55x 系列得以對整個實時控制環(huán)路進(jìn)行優(yōu)化，從而帶來實時控制性能的進(jìn)一步躍升。
師英談到，在當(dāng)前工業(yè)及汽車領(lǐng)域的實時控制系統(tǒng)中，越來越多的任務(wù)傾向于采用更為智能、基于AI的方法來完成。而對于嵌入式系統(tǒng)或?qū)崟r控制系統(tǒng)而言，邊緣AI無疑是一個必然選擇。
在AI技術(shù)快速融入工業(yè)領(lǐng)域的今天，搭載NPU的TMS320F28P55x 系列無疑為工業(yè)用戶和開發(fā)者開辟了一條利用邊緣AI顯著提升系統(tǒng)速度、效率和安全性的"快行道"。
這是因為，與云端AI相比，TMS320F28P55x 支撐的邊緣AI模式由于無需上傳數(shù)據(jù)至云端，帶來了實時性和設(shè)備安全性的提升；而NPU在卷積運(yùn)算及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算上的"天生專長"，則讓更高的效率與更低的功耗得以實現(xiàn)。
那么，實時控制與AI的"聯(lián)姻"，會為工業(yè)領(lǐng)域帶來哪些可喜的變革？我們不妨以一類日益常見的工業(yè)應(yīng)用場景--電弧故障檢測來加以說明。
AI加持，讓電弧檢測更加高效無憂
眾所周知，全球能源轉(zhuǎn)型的趨勢，顯著刺激了對光伏等新能源和儲能裝置的應(yīng)用需求增長。然而，在提升電力系統(tǒng)可持續(xù)性的同時，為了防止出現(xiàn)火災(zāi)和系統(tǒng)損壞等風(fēng)險，對電弧故障的檢測需求也伴隨而生。
在傳統(tǒng)的非NPU方案中，要同時實現(xiàn)控制與檢測，采用的是"雙芯片"的模式。即用一塊C2000的MCU對光伏逆變系統(tǒng)進(jìn)行實時控制的同時，再額外增加一塊MCU專門用于電弧電源檢測。其檢測原理則是對直流母線電壓與電流進(jìn)行采樣，并設(shè)置一系列觸發(fā)閾值或規(guī)則來判斷電弧是否發(fā)生。
受限于諸多因素，這種傳統(tǒng)方案的檢測準(zhǔn)確率通常只能達(dá)到85%左右。一旦漏報或誤報，用戶都將承受效率及成本的損失，并面臨不可小視的安全風(fēng)險。
而搭載NPU的TMS320F28P55x的出現(xiàn)，則可以為這一局面帶來顯著的改善。在應(yīng)用F28P55X的創(chuàng)新解決方案中，原有的DC/DC轉(zhuǎn)換器、逆變器以及MPPT系統(tǒng)均繼續(xù)沿用C2000系列的核心技術(shù)進(jìn)行控制，這意味著原始的實時控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與硬件配置基本保持不變，特別是軟件算法層面無需做出調(diào)整。
唯一的變化在于，電弧檢測的任務(wù)將轉(zhuǎn)由F28P55X內(nèi)置的NPU來擔(dān)綱。據(jù)師英介紹，先進(jìn)的離線邊緣AI工具--TI Edge AI Tools能夠針對大量電弧發(fā)生時的電流與電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行深度訓(xùn)練，從而構(gòu)建一個精準(zhǔn)的CNN模型。而模型訓(xùn)練完成后，則可以通過專用的軟件開發(fā)工具輕松部署到F28P55X的NPU上。
得益于AI的"加持"，由于這一過程是基于龐大的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，而不再依賴傳統(tǒng)的軟件設(shè)計規(guī)則與觸發(fā)閾值來判斷電弧情況，因此一舉將檢測準(zhǔn)確率提升到了99%。這一顯著的變化，無疑彰顯出了AI在智能決策、維護(hù)等方面的巨大潛能。
更為可喜的是，這樣的前沿案例并非"紙上談兵"，而是已經(jīng)擁有了實實在在的落地案例。
例如，正是受益于TMS320F28P55x 系列的拉弧保護(hù)解決方案，光伏儲能領(lǐng)域的知名廠商SOLAX Power顯著提高了復(fù)雜用戶環(huán)境中的電弧故障檢測精度和減少誤報的能力，單次電弧判斷時間縮短至 5ms，且在檢測到拉弧 0.2s 內(nèi)即可快速自動切斷電路，并實現(xiàn) 0 誤報率，從而讓整個行業(yè)長期存在的挑戰(zhàn)迎刃而解。
F29H85x：關(guān)鍵迭代支撐運(yùn)算及安全提升
在搭上AI這趟"創(chuàng)新特快"的同時，德州儀器在C2000 系列MCU的迭代布局上，也在繼續(xù)致力于推進(jìn)實時控制性能及安全性等方面的持續(xù)提升。
此次與TMS320F28P55x同時推出的F29H85x，就是C2000家族在這一迭代方向上的集中體現(xiàn)。在發(fā)布會上，師英著重強(qiáng)調(diào)了F29H85x在C2000產(chǎn)品線創(chuàng)新歷程上的里程碑意義。
他指出，F(xiàn)29H85x搭載了新一代的C29內(nèi)核，這是C2000系列多年來的一次重大迭代升級，其處理位寬從32位躍升至64位，并配備了VLIW（超長指令字）架構(gòu)，使得單個指令周期最多能并行完成8條指令，體現(xiàn)出了DSP架構(gòu)在并行運(yùn)算上的優(yōu)勢。與C28相比，C29在信號鏈性能上可以實現(xiàn)2至3倍的提升，在FFT運(yùn)算性能上提升了5倍，中斷響應(yīng)速度可以提升4倍，在通用代碼性能上則提高了 2 至 3 倍。
除了CPU性能的顯著提升外，F(xiàn)29H85x系列同時也是功能安全與信息安全上的"雙優(yōu)生"。
在功能安全方面，F(xiàn)29H85x 系列具有全方位的診斷和故障檢查機(jī)制，符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 26262 和國際電工委員會 61508 汽車和工業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)，級別高達(dá) ASIL D 和 SIL 3；而在信息安全方面，其完全隔離的HSM（硬件安全模塊）可以保護(hù)系統(tǒng)免受未經(jīng)授權(quán)的訪問和網(wǎng)絡(luò)威脅，而德州儀器專有的SSU（功能安全和信息安全單元）則能夠在不影響實時性能的情況下避免代碼線程間的干擾。
對一個產(chǎn)品系列而言，只有依靠持續(xù)的創(chuàng)新迭代，才能夠始終保持茁壯穩(wěn)健的競爭力，以及長盛不衰的生命力。未來，我們期待C2000 系列MCU能夠基于對行業(yè)需求和技術(shù)趨勢的敏銳洞察，繼續(xù)邁進(jìn)推陳出新的步伐，不斷為廣大用戶帶來新的驚喜。