无缝集成高性能ARM内核 TI MCU解决方案赋能汽车电气化

TI可以为客户提供更多的选择。2022年12月9日，在Gaspar主办的第三届混合技术发展论坛上，德州仪器(TI)中国区MCU产品技术经理鲁静介绍，TI推出的第三代C2000 DSP和AM263X实时MCU产品提供了多种引脚数、存储器和封装选择，以满足集成通信、功能安全和信息安全的需求。

鲁静|德州仪器中国区MCU产品技术经理。

以下是演讲内容:

德州仪器是一家半导体芯片公司，我们的业务涵盖芯片研发、制造、测试和销售的各个方面。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

近年来，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，市场趋势要求汽车电驱动的速度越来越快，纯电动汽车的续航里程越来越长，充电时间需要变得更快，功率转换效率需要变得更高，PWM频率控制的开关速度将变得更快，以支持SiC等功率器件，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。基于这些技术趋势，MCU产品将具有几个共同特征:

一是高性能，二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了汽车行业的体量非常大，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，我们需要为客户快速开发产品提供更好的软件开发环境和知识库，也需要更好地实现产品重用。

图片来源:TI

首先我们来看看整个车身的MCU布局。我们选择了几款您可能感兴趣的MCU应用。对于自动驾驶的雷达处理，TI推出了AM27系列产品，包括一对R5 lock step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TI AM27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方向发展，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实现，所以TI推出了AM24系列产品，可以用于车身网关或者域控制器。

今天的主角是C2000和AM26，它们将更多地用于电气控制和电气驱动等电气化领域。TI的所有产品都是基于统一架构的，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、电驱动部分和车身空调。

另一类是电子控制部分，如插电式混合充电OBC、DC/DC转换器用于车bo中的高低压转换……等。这类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。

图片来源:TI

针对这种实时应用，TI推出了两大系列产品。第一个是左边的C2000系列，它已经被市场上的许多制造商广泛使用。右边是我们去年推出的AM26x系列产品，将于本月量产。

两款产品的共同特点是都拥有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。

鉴于功能安全和AUTOSAR的趋势，HSM硬件的加密模块已经集成在AM26x产品上，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需要更高的计算能力，外设的性能也会进一步提升。

TI的产品优势明显。从ADC的采样到电控的算法再到PWM的输出，整个回路可以控制在一微秒之内，在业界性能非常优秀。针对电控产品复杂的拓扑结构，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。

图片来源:TI

具体来说，它被进一步细化为OBC和DC/DC登陆PCB板的结构。左边是充电装置。OBC通常在前端有一个交流/DC功率因数校正电路，可以使产品更好地利用电网的效率。随后，它会通过DC/DC将电压提升至400V甚至800V，为动力电池充电，动力电池将在进一步运行时驱动电机。

因为车身有很多音箱、座椅、灯光等设备，所以有12V或者48V的电路。这时候就需要一个从高电压转换到低电压的过程，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。

图片来源:TI

市面上各种厂商都可以百花齐放的实现功能，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，所以它通常需要第三个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，一些客户将把OBC PFC和DC/DC放在一个芯片上，并使用主MCU。

第四种方式是大集成，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AM2632。C2000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。

对于从高压到低压的DC/DC转换，我们还有双芯片方案和单芯片方案。集成也是当前的趋势，我们非常期待看到更多创新的架构。

TI C2000 & amp；AM263x芯片特性介绍

TI的C2000已有20多年的历史，一直用于实时控制领域。在汽车领域，C2000在电力驱动和电子控制领域占有很高的比例。评价一款芯片可以从四个方面入手。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，控制延时的长短。

第四部分是接口，接口的数量、种类、吞吐量是否足够丰富，满足我们客户的需求。从以上四个方面，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，我想引用比亚迪总经理陆的一句话。他说，比亚迪在创新DM-i的时候，更多的是站在用户的角度设计零部件。其实TI也是一样的。我们在做芯片的时候，需要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，它会对实时控制领域的算法进行分析，为特定的操作创建特定的硬件指令，提高运算速度。我们还会放置一个特殊的内核，使其快速响应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，我们会增加硬件后处理模块，自动修正。PWM也是如此，可以灵活调整时区和各种信号的相移，用户可以通过它实现各种复杂拓扑。这些都是TI设计芯片的初衷。

除了性能和实时控制功能，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级的功能安全认证，未来也将是ASIL-D级认证的芯片。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。

图片来源:TI

TI的AM26x系列更多的是针对ARM生态的客户。AM26x和C2000之间的唯一区别是内核。ARM R系列的内核是四核，主频会达到400MHZ，部分产品可以达到800MHZ。所有配置都面向电力驱动和电子控制应用。

图片来源:TI

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运行功能安全和AUTOSAR监控，然后使用另外两个内核分别运行电机控制或电源处理。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。

TI AM26x系列的所有产品都可以在硬件上相互兼容。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。不仅有内核级和内存访问的功能安全机制，还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，汽车正在成为一种交通工具……ge级的储能器件，所以电源设计中双向充电的需求会越来越多。

图片来源:TI

这里列出了不同电源拓扑的参考设计。在TI官网输入参考设计号，就可以得到硬件板的设计资料和相应的技术文档。TI可以为客户提供更多的选择。2022年12月9日，在Gaspar主办的第三届混合技术发展论坛上，德州仪器(TI)中国区MCU产品技术经理鲁静介绍，TI推出的第三代C2000 DSP和AM263X实时MCU产品提供了多种引脚数、存储器和封装选择，以满足集成通信、功能安全和信息安全的需求。

鲁静|德州仪器中国区MCU产品技术经理。

以下是演讲内容:

德州仪器是一家半导体芯片公司，我们的业务涵盖芯片研发、制造、测试和销售的各个方面。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

近年来，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，市场趋势要求汽车电驱动的速度越来越快，纯电动汽车的续航里程越来越长，充电时间需要变得更快，功率转换效率需要变得更高，PWM频率控制的开关速度将变得更快，以支持SiC等功率器件，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。基于这些技术趋势，MCU产品将具有几个共同特征:

一是高性能，二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了汽车行业的体量非常大，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，我们需要为客户快速开发产品提供更好的软件开发环境和知识库，也需要更好地实现产品重用。

图片来源:TI

首先我们来看看整个车身的MCU布局。我们选择了几款您可能感兴趣的MCU应用。对于自动驾驶的雷达处理，TI推出了AM27系列产品，包括一对R5 lock step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TI AM27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方向发展，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实现，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气控制等电气化领域……电力驱动。TI的所有产品都是基于统一架构的，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、电驱动部分和车身空调。

另一类是电控部分，如插电式混合充电OBC、车身内用于高低压转换的DC/DC转换器等。这类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。

图片来源:TI

针对这种实时应用，TI推出了两大系列产品。第一个是左边的C2000系列，它已经被市场上的许多制造商广泛使用。右边是我们去年推出的AM26x系列产品，将于本月量产。

两款产品的共同特点是都拥有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。

鉴于功能安全和AUTOSAR的趋势，HSM硬件的加密模块已经集成在AM26x产品上，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需要更高的计算能力，外设的性能也会进一步提升。

TI的产品优势明显。从ADC的采样到电控的算法再到PWM的输出，整个回路可以控制在一微秒之内，在业界性能非常优秀。针对电控产品复杂的拓扑结构，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。

图片来源:TI

具体来说，它被进一步细化为OBC和DC/DC登陆PCB板的结构。左边是充电装置。OBC通常在前端有一个交流/DC功率因数校正电路，可以使产品更好地利用电网的效率。随后，它会通过DC/DC将电压提升至400V甚至800V，为动力电池充电，动力电池将在进一步运行时驱动电机。

因为车身有很多音箱、座椅、灯光等设备，所以有12V或者48V的电路。这时候就需要一个从高电压转换到低电压的过程，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。

图片来源:TI

市面上各种厂商都可以百花齐放的实现功能，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，所以它通常需要第三个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，一些客户将把OBC PFC和DC/DC放在一个芯片上，并使用主MCU。

第四种方式是大集成，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AM2632。C2000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。

对于从高压到低压的DC/DC转换，我们还有双芯片方案和单芯片方案。整合也是当前的趋势，我们非常期待……期待看到更多创新的建筑。

TI C2000 & amp；AM263x芯片特性介绍

TI的C2000已有20多年的历史，一直用于实时控制领域。在汽车领域，C2000在电力驱动和电子控制领域占有很高的比例。评价一款芯片可以从四个方面入手。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，控制延时的长短。

第四部分是接口，接口的数量、种类、吞吐量是否足够丰富，满足我们客户的需求。从以上四个方面，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，我想引用比亚迪总经理陆的一句话。他说，比亚迪在创新DM-i的时候，更多的是站在用户的角度设计零部件。其实TI也是一样的。我们在做芯片的时候，需要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，它会对实时控制领域的算法进行分析，为特定的操作创建特定的硬件指令，提高运算速度。我们还会放置一个特殊的内核，使其快速响应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，我们会增加硬件后处理模块，自动修正。PWM也是如此，可以灵活调整时区和各种信号的相移，用户可以通过它实现各种复杂拓扑。这些都是TI设计芯片的初衷。

除了性能和实时控制功能，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级的功能安全认证，未来也将是ASIL-D级认证的芯片。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。

图片来源:TI

TI的AM26x系列更多的是针对ARM生态的客户。AM26x和C2000之间的唯一区别是内核。ARM R系列的内核是四核，主频会达到400MHZ，部分产品可以达到800MHZ。所有配置都面向电力驱动和电子控制应用。

图片来源:TI

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运行功能安全和AUTOSAR监控，然后使用另外两个内核分别运行电机控制或电源处理。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。

TI AM26x系列的所有产品都可以在硬件上相互兼容。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。不仅有内核级和内存访问的功能安全机制，还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，汽车正在成为一种交通工具……ge级的储能器件，所以电源设计中双向充电的需求会越来越多。

图片来源:TI

这里列出了不同电源拓扑的参考设计。在TI官网输入参考设计号，就可以得到硬件板的设计资料和相应的技术文档。电气控制的很多内容前面都提到过。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。也希望通过MCU的不断创新，TI能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。

(以上内容来自2022年12月9日，在盖世汽车主办的2022年第三届混合动力技术发展论坛上，德州仪器MCU产品中国区技术经理鲁静发表的题为《TI赋能汽车电气化MCU解决方案》的主题演讲。)电气控制的很多内容前面已经提到了。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。也希望通过MCU的不断创新，TI能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。

(以上内容来自2022年12月9日，在盖世汽车主办的2022年第三届混合动力技术发展论坛上，德州仪器MCU产品中国区技术经理鲁静发表的题为《TI赋能汽车电气化MCU解决方案》的主题演讲。)

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