德州仪器C2000还有市场吗?

原创 转子磁场定向 2022-04-25 14:53

知乎上有个热点问题,讨论为何TI的C2000比同级别的STM32贵那么多,还能有市场?



在我的印象中,TI从2015年甚至更早,就已经把C2000的产品划分到工业级MCU范畴了。

C2000划分为MCU

C2000主要应用场景是数字电源和电机控制,TI官网也是如此界定:

TI官方,按照内存大小对C2000产品的粗略划分如下:

其中283XX系列作为高端伺服中广泛应用,集成了EtherCAT从站协议。从早期的28335到现在的28388这些经典的产品,相信早期读研的朋友,在实验室接触最多的就是28335。这款产品尽管价格高昂。

中端包括28004x的高阶版本到2837x系列的低阶版本。

低端包括28002x系列和28004x系列的低内存版本。

早期的2803x,2806x系列似乎逐渐被边缘化了,这里面最知名的要属汇川广泛应用的28034以及高性能的28069.

以近几年TI力推的TMS320F280049和ST被广泛使用的STM32F407比较。

TMS320F28004x简介

STM32F407简介

从电机控制的使用经历来看,C2000相比于同级的ARM核MCU,主频要低一些,内存小一点。

但是C2000独有的架构,以及CLA的加成,导致C2000的代码运算,执行速度,在都有FPU的前提下普遍要快很多

尤其是C2000的浮点运算性能优异,导致很多工程师使用定点芯片不适应,或者编写的定点代码执行效率很低。从而在根本上,对C2000产品存在明显的依赖性

除了硬件的优势,C2000的TMU三角运算单元可有效提升计算速度。用过定点28x内核的朋友肯定对IQmath不陌生吧?

IQmath

用过浮点28x主核的朋友肯定对rts2800_fpu32_fast_supplement.lib很熟悉!

浮点库

当ARM核的MCU有什么方法提升计算速度时?有一个方法,是调用IQmath。。。另外这类MCU自带的数学库基本没法用,计算很慢,而且还没有正切和反正切,只能依靠自己写代码查表。

当然计算速度的问题,是可以通过工程师的开发能力去弥补的,但是这就导致了对工程师的开发能力有一些要求。尤其对C2000产生有依赖情绪的同行,是不太愿意换ARM的。

除了计算速度,另外一个很关键的优势是ADC的采样精度和转换速度。

TMS320F280049 ADC参数

STM32F407 ADC参数

从上表对比得知,TMS320F280049的ADC参数相比407有明显优势,采样率是3.45Msps对2Msps,转换时间上如果采样通道越多,ARM会更慢,劣势更明显,所以ADC采样速度以及精度上,C2000优势明显。

以上是技术上的粗略比较,C2000主要优势还是在ADC上,因为这个无法通过软硬件设计来弥补,其他包括计算速度,内存小,主频慢等等都可以通过精简代码来规避。

下面谈谈自己对C2000市场推广的认识:

1、供货

前一阵和朋友聊天,听说整个2021年,C2000是不缺货的。这真是神奇的存在,相比某品牌炒货炒上天。。。当然并不是完全不缺货,只是对比下没有那么严重。。。从这一点来说,C2000在紧缺的情况下依然能保证产能供应,就不缺销量。

但是贸易战导致的供应链风险,也要考虑。

2、营销

TI从大学就开始和各大高校紧密合作,免费提供样品。大学生更好申请样品,尤其对一些985高效的大学生电子实验团队支持紧密。这些都是TI播下的种子,从大学时代就开始学习TI产品的使用,那么工作后更愿意接触和选择已经熟悉过的厂家。对性能,使用经验更有信心。

TI大学工具

TI样片计划

TI大学竞赛

更夸张的是,据说某些985高校的学生项目,能够得到TI原厂FAE的支持。。。

3、参考资料

TI的资料,基本可以说是业界最详细的。包括datasheet,参考手册,勘误表,demo代码,底层配置文件等等。基本在其官网和网上可以找到,还有各种设计参考例程,原理图等,方便设计者参考。

TI参考设计

4、上位机

使用TI从事过电机控制开发的朋友,应该不会对control suite陌生。这款上位机,包含几乎所有C2000的手册,参考资料,各种例程以及参考设计。

这是TI强大的用户层上位机的缩影,相比其他厂家做得要好一些,资料齐全。甚至说,好多开发能力不足的厂家,就是依靠control suite和例程完成了产品开发。。。

TI control suite

5、代码库

以电机控制为例,TI的InstaSPIN -FOC库算法做得非常不错,采用FAST观测器,可以实现低速带载零速启动,无感FOC控制,参数自适应,环路自整定,定子电阻在线辨识,离线参数辨识等功能。

用户的普遍反馈,TI的库基本只需要调试一下参数就能顺利运行,带载能力出色,极大的缩短了开发周期。其性能,普遍优于其他芯片厂家。

TI的算法库

因为其库性能优异,TI的产品可以以裸片或者带库的方式出货,价格不同。这相比于其他厂家只能出裸片的方式,利润高很多。

搭载InstaSPIN-FOC

更为难得的是,目前业内普遍不知道TI的FAST观测器用的什么方法,只知道是观测磁链,保密性做得好。其他厂家,比如峰岹,使用if+SMO;Active-semi,使用if+Luenberger或者if+SMO;ST使用的是if+Luenberger;Microchip,使用的是if+SMO;NXP,似乎是if+EBEMF;

6、可靠性高

根据使用者的普遍反馈,TI的东西不容易坏,并且抗干扰性能极好,各方面非常均衡。其他厂家,或多或少存在短板。当然,好的东西,最明显的缺点,就是!

7、习

前文已经讲过,很多公司浮点代码几年没有更新平台。因为习惯的问题,产品换代的时候,首选仍然TI的芯片,这样子移植的工作量比较小。

8、论坛

TI的产品生态比较好,资料多,用的人多,相互讨论并且积累的经验多。更难得的是,TI的论坛也维护的不错,定期有原厂的AE或者FAE上去解答问题。其他人遇到类似的问题,也可以在论坛上找到类似的答案,这样子闭环就促进了生态的良性循环。

TI论坛

9、MCU特点

MCU这个产品相比于MOSFET,driver,一般不是pin to pin的,所以不容易被替换掉,真正推广的难度在于前期支持。如果能够在项目初期让用户用起来,用得顺手,那么项目做成之后是很难被替换掉的。

因为MCU换平台的工作量不像换MOS那么简单,除了更改原理图,底层代码,算法代码全部需要移植并且重新测试。除非发生了严重影响使用的问题,比如断货,影响性能,质量问题等,否则不会轻易换平台。

所以TI早期在电源和工控领域占据先机,至今依然保有很大的出货量。

后续单独从产品的角度,来分析一下InstaSPIN-FOC这款产品。

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转子磁场定向 十余年FOC开发经验,精通永磁同步电机和三相异步电机无感FOC控制。
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