全球各地的實(shí)驗(yàn)室都會出現(xiàn)這樣似曾相識的場景：設(shè)計(jì)工程師努力突破限制，試圖增強(qiáng)功能或提高性能。然而，當(dāng)深入到底層系統(tǒng)時序時，便會出現(xiàn)設(shè)計(jì)僵局。因?yàn)樗麄兛赡苄枰年P(guān)鍵控制信號的解決方案。這種狀況會限制工程師發(fā)揮創(chuàng)造力，只寄希望于：“可以在控制外設(shè)內(nèi)自定義邏輯和時序就好了。”現(xiàn)在，有了 C2000 微控制器 （MCU） 的可配置邏輯塊 （CLB， Configurable Logic Block），這個愿望已成為現(xiàn)實(shí)。

什么是 CLB？CLB 將一個經(jīng)優(yōu)化的高速可編程邏輯集成到 C2000 MCU 等實(shí)時控制器中，為增強(qiáng)型脈寬調(diào)制器 （PWM）、增強(qiáng)型捕捉、增強(qiáng)型正交編碼器和通用 I/O 等關(guān)鍵外設(shè)提供智能的信號輸入/輸出 （I/O） 路由功能，最終成為具有系統(tǒng)級差異化特性的增強(qiáng)版知識產(chǎn)權(quán) （IP） 模塊。

圖1：CLB 工具單元塊的示例

如圖 1 中所示，CLB 工具包括兩個、四個或八個邏輯塊，每個邏輯塊內(nèi)是一整套經(jīng)優(yōu)化的可編程邏輯單元，其中包含：

? 三個 4 輸入查找表 （LUT4）

? 三個 32 位計(jì)數(shù)器 （Ctr32）

? 三個 4 狀態(tài)有限狀態(tài)機(jī) （FSM）

? 八個 3 輸入輸出查找表 （L3）

? 一個高級控制器 （HLC）

通過單獨(dú)配置并將這些單元塊連接在一起，您可以生成自定義邏輯方案，為復(fù)雜的系統(tǒng)問題提供新穎的解決方案，例如為保護(hù)觸發(fā)條件編寫應(yīng)用特定的邏輯、增強(qiáng)軟開關(guān) PWM 的類型、或者實(shí)現(xiàn)基于特殊條件的正交編碼器位置捕獲。

為了方便開發(fā)，TI 創(chuàng)建了一個圖形化 CLB 配置工具（如圖 2 所示），并將它直接集成到 TI 的 Code Composer Studio 集成開發(fā)環(huán)境，用于代碼開發(fā)和調(diào)試。

圖2：CLB 工具配置視圖

配置好之后，系統(tǒng)會自動生成 CLB 工具輸出邏輯。工程編譯輸出是一個 *.h 頭文件，該文件描述了 CLB 工具配置。在運(yùn)行時初始化期間，頭文件描述符調(diào)用 C2000Ware DriverLib 應(yīng)用程序編程接口函數(shù)來配置邏輯塊。

設(shè)計(jì)工程師逐漸使用 CLB 工具探索實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化的新方法。Harman International 公司 Lifestyle Audio 部門的首席硬件工程師 Matt Parnell 一直在使用 CLB 來增強(qiáng)產(chǎn)品。

根據(jù) Matt 的說法，他們一直在尋求“突破設(shè)計(jì)的限制”。“例如，現(xiàn)在我們把主函數(shù)的軟件控制環(huán)路移動到 CLB，轉(zhuǎn)移了用戶控制邏輯和診斷功能的負(fù)擔(dān)。降低了 400kHz 頻率的每個周期開銷，非常有效果和必要。各周期降低開銷后騰出的帶寬可直接用于改進(jìn)控制功能，” Matt 表示。

他還談到，增強(qiáng)型 PWM （ePWM） 外設(shè)如何在“底層”集成信號。“在 CLB 內(nèi)，設(shè)計(jì)人員可以攔截內(nèi)部 ePWM 信號，包括動作指示器和死區(qū)、邏輯條件的信號，然后創(chuàng)建自定義版本的子模塊。Harman 已經(jīng)使用這個功能獲得了新勝利。CLB 為功能已經(jīng)非常強(qiáng)大的器件增加了非常多的定制功能。”

新的 CLB 外設(shè)克服了控制類設(shè)計(jì)的障礙，為制定差異化解決方案提供了一個全新的工具集。最新的 C2000Ware 版本包括 15 個 CLB 示例；MotorControl 軟件開發(fā)套件中提供了編碼器示例。請查看培訓(xùn)和應(yīng)用手冊，了解 CLB 如何顛覆傳統(tǒng)邏輯。

原文標(biāo)題：可自定義的片上外設(shè)顛覆傳統(tǒng)邏輯，TI 助力工程師發(fā)揮創(chuàng)造力

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