DSP诞生40周年，25岁的C2000™如何持续演绎经典（过去&现在篇）

近几十年来，TI 一直是数字信号处理器 (DSP) 领域的领军企业，C2000 产品最初与其他 DSP 系列（例如 C5000、C6000 等）同属于 DSP 产品组合。我们在 20 世纪 90 年代的第一款产品便是基于 16 位 DSP 定点 DSP 内核，从那时起，我们的产品就已广泛应用于实时控制应用。TI 投资打造了一整套产品，包括 2005 升级至 C28 32 位 DSP 内核，随后电机驱动、数字电源等许多应用开始采用我们的产品。从 2013 年开始，C2000 产品进入第三代，工艺由第二代的 180nm 升级为 65nm，在性能、功耗、成本等方面都有了极大进步。与此同时，我们也利用差异化功能实现进一步升级，比如 64-bit 浮点单元、高分辨率 PWM，用于性能改进的各种加速器和可配置逻辑块 (CLB)，否则这些功能就需要通过较为昂贵的 CPLD 或 FPGA 等外部器件进行添加。在这个过程中，TI 投资了数百个大学实验室和项目，帮助学生学习如何在实时控制中使用 DSP。在过去的 20 年里，我们的大学计划（特别是在中国的计划）帮助培养了一大批学习控制理论和实时控制的人才。能助力中国在实时控制应用领域占据一席之地，我们深感自豪。

在过去的 25 年里，C2000 不断拓展我们在实时控制方面的专业知识，提供出色的产品，包括我们在实时应用开发方面为客户提供的专业支持。我们的核心竞争力仍然在于开发具有超高实时性能的产品、适用于目标应用的创新系统级参考设计、先进的算法研究以及我们对客户的支持。

对于超高实时性能产品，我们并不只关注 MHz 或 MIPS，我们还关注总体信号链性能，即我们通过高速 ADC 捕获传感器的模拟输入，经过较短的计算周期，然后控制 PWM 驱动功率组件，整个过程需要满足应用的时序要求。例如，我们引入了三角函数加速器 (TMU)，这是我们 C28 DSP 内核中的协处理器功能，此 TMU 可以减少 SIN() 和 COS() 的指令周期数，而无需增加 MHz，这对高级电机控制等应用非常重要。我们比较了信号链性能与基于 ARM 的产品，并发现我们的性能比运行更高 MHz 的设备性能更好。

另一个例子是，最近有电源应用逐步放弃使用 MOSFET，开始改用 SiC 或 GaN。GaN 的好处是，我们可以支持高得多的开关频率，从而实现总体功率密度性能以及降低散热要求。我们的高分辨率 PWM 为高开关频率而设计，并已经使用 C2000+GaN 开发了许多不同的参考设计，可实现不同的电源拓扑。这有助于客户解决功率密度问题，以及节省在产品中采用 GaN 解决方案的研发时间。我们还意识到，对于我们的许多实时应用来说，EMI 是一个问题，因此我们通过使用可配置逻辑块 (CLB) 引入我们的有源 EMI 滤波器解决方案。

凭借我们 25 年的实时控制经验，我们能够了解客户的问题，并找到解决这些问题的创新方法。这是我们在实时领域拥有的关键能力。

实际上，TI 的 C2000 已经成为许多实时控制应用的解决方案，而大部分电源都设计为模拟解决方案，我们与客户合作开发数字电源解决方案已超过 20 年。现在，这些数字电源解决方案逐步成为 4G/5G 基站、计算机服务器电源、直流充电桩和许多其他工业电源应用的主流解决方案，同时在汽车领域，我们的解决方案广泛应用于新能源电动汽车和混合动力汽车 (EV/HEV) 中的车载充电器 (OBC) 和直流/直流电源。在电机控制领域，领先的汽车品牌在 EV/HEV 的汽车牵引电机中广泛采用 C2000；通用逆变器市场、计算机数控 (CNC) 应用以及机械臂中则广泛使用交流驱动器、BLDC、步进电机和伺服电机控制应用。经过超过 15 年的发展，我们的 C2000 已应用于变频空调 (VFAC) 室外机的压缩机和风扇控制，我们的产品在能源之星 HVAC 产品中占有相当大的份额，我们在这类应用中已累计出货超过 3 亿台 C2000，帮助很多家庭改善他们的生活方式，同时实现了卓越的能效成果。

最近，我们很高兴看到像“碳中和”或“零排放”这样的政策出台。许多 C2000 应用都能大展身手，C2000 已作为 MPPT、电弧检测的主控制器广泛用于光伏逆变器应用；能源存储系统 (ESS) 将与光伏应用一起呈爆炸式增长；充电桩仍然是支持车辆电气化所需的关键基础设施；与传统车辆应用相比，牵引电机、直流/直流电源、车载充电器 (OBC) 等新能源汽车应用的份额将继续增加。所有这些应用都是 C2000 的关键应用，我们很自豪能与客户合作，不断改进和提升，满足碳中和的要求，创造更美好的未来。

截至目前，我们畅销的产品有 F28034、F28335、F2812 等，这些产品都是我们的第二代产品。当我们开始推出第三代产品时，我们研究了如何提高产品的整体性能，其中包括更准确的 ADC（高达 16 位）、Σ-Δ 滤波器、我们的总体 CPU 性能（最高 925MIPS， 可支持64位浮点运算）、更多片上闪存和 SRAM、可配置逻辑块 (CLB)，针对汽车应用的功能安全软硬件支持，以及涵盖入门级产品 (F280025) 至高性能多核器件 (F28388) 的具有高性价比的产品。更重要的是，我们现在已经设计和量产了比较完整的第三代产品系列，作为可扩展平台系列，当使用这些第三代产品时，由于采用兼容软件和封装的引脚对引脚策略，客户可以轻松地从低端产品扩展到中/高端产品。例如，如果客户已经使用我们当前一代的产品进行设计，他们可以轻松采用我们更高性能或更低成本的产品，而无需更换其电路板。

很多时候，我们以客户所面临的问题为开端，然后在此基础上通过我们的产品提出 IP 解决方案。例如，我们了解到客户需要运行时间关键型实时应用，但同时他们需要执行 MCU 控制和通信的功能，这可能会影响设计的实时部分。所以我们引入了专注于实时代码的控制律加速器 (CLA)，同时释放 C28 内核以执行MCU控制和通信功能。例如，在电机控制方面，我们知道很多客户需要为 PWM 保护和编码器使用外部逻辑，所以我们设计了可配置逻辑块 (CLB) 并添加至 C2000，这有助于客户节省总 BOM 成本。我们将继续了解客户的应用问题，并找到解决问题的创新方法。