通过新外设CLB猜测TI C2000的发展方向

只看该作者 · 2020-10-28 21:39

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TI在28004x，2837x，28002x，2838x等最新一代的器件上集成的新的外设模块叫CLB（Configurable Logic Block）。

官方的介绍如下：

“C2000可配置逻辑块（CLB）是可配置块的集合，可使用软件互连以实现自定义数字逻辑功能。CLB能够通过一组X-bar连接来增强现有的外围设备，如ePWM、eCAP、eQEP。X-bar还允许CLB连接到外部GPIO引脚，通过这种方式，CLB可以被配置为与外设交互以执行小的逻辑功能，例如简单的PWM发生器，或者实现定制的串行数据交换协议。”

本质上是将FPGA的一些功能集成到了DSP当中，其最大的好处是能够对EPWM、ECAP、EQEP以及外部输入部分信号进行逻辑处理，将输出的信号给到EPWM、XBAR以及别的模块当中。这使得工程师们在利用单片DSP的情况下，有更大的自由度去实现一些复杂的逻辑，减少外围的逻辑门。从一些应用实例来看，CLB可以直接支持市面上大多数编码器的接口协议，包括EnDat2.2，BiSS，多摩川T-format，其余的，比如尼康、松下，还是要自己去开发。

使用CLB可以省去少一块解码芯片，可以从整个BOM上节省成本。最为强大的F2838xD简直就是就是巨无霸，集成了2个C28x内核和2个CLA和1个Cortex-M4内核，EMIF，CAN模块，EtherCAT，以太网和MCAN（CAN-FD）等外围设备可扩展F2838x的连接性，完全可以实现单芯片高性能的PMSM伺服驱动。可以省去EtherCAT芯片、FPGA和解码芯片，这一颗高达$15.38的芯片也就显得没有那么贵了。但是这样对产品的定义就要非常准确，对于系统和终端产品也需要有足够的认识。这样的芯片开发思路也值得国内半导体公司参考。

现在ARM内核MCU同质化严重，价格也拉的越来越低，而最便宜的C2000芯片都没有低于1.5美金的。整个TI对毛利率的要求又很高，所以这两年C2000产品线的日子并不好过，在C2000传统的应用领域，如家电、通用变频器、电源等也被ARM内核MCU挤压。TI也只能通过更高集成度的外设尽可能提供差异化的外设和芯片，从系统上节省成本，同时保证产品的毛利率。笔者大胆猜测C2000以后的发展方向如下，娱乐为主，莫当真。

升级工艺，推出低价产品，死守传统的优势应用，如变频空调、通用变频器等；
继续走高端路线，推出更高集成度的产品，重点在机器人控制、伺服驱动、新能源汽车等应用领域；
持续加码功能安全，抱紧特斯拉；
新的内核，指令精简，门电路少，die的尺寸小了成本也就下来了；
持续推出参考设计，把C2000当成“工具人”推广模拟器件（还是模拟器件的毛利高啊！！！）。

下面来点正经的，我们看看CLB有什么特点，能做点什么。

C2000的28004x中CLB共有4个Tile，4个Tile各自独立。每个Tile中分别含有3个计数器（Counter Block）、3个有限状态机（The Finite State Machine Block）、3个查表模块（Look-Up Table Block）、8个输出查表模块（Output Look-Up Table Block）以及1个高级控制器（High Level Controller Block）。

CLB 是可由 CPU 通过配置寄存器进行配置的可编程逻辑基元、输入和输出多路复用器的集合。CLB 模块具有可选的输入和输出信号，这些信号连接选定的控制外设（增强型脉冲宽度调制器 (EPWM)、正交编码器脉冲 (QEP) 和增强型捕捉 (ECAP)）内部。根据逻辑基元的配置方式，自定义逻辑作用于来自控制外设内部的输入信号，产生结果送到输出信号，然后把信号回注入到控制外设内的选定位置。进入和离开控制外设的原来的输入和输出功能不受 CLB 的影响，只有内部信号能被修改。此方法可以修改所选控制外设的操作，或将其完全替换为全新的自定义外设（当在外设边界处分接输入和输出时）。请注意，即使用 CLB 逻辑完全替换了控制外设的内部，外设边界处的输入和输出也不变（相关的通用输入/输出 (GPIO) 功能也是如此）。

CLB的开发是使用CCS9.0的插件Sysconfig图形用户界面来配置和开发，然后会生成一个C头文件和C源文件，包含一组与用户在 GUI 中定义的配置设置相对应的常量。通过一系列寄存器加载操作将这些常数加载到 CLB 寄存器中，从而初始化 CLB 模块。器件初始化期间必须调用该 C 源文件中的函数。