在汽車電子系統(tǒng)中，如何充分發(fā)揮 GTM IP的功能，以滿足復(fù)雜的系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景，是用戶實(shí)現(xiàn)高效控制與精確響應(yīng)的關(guān)鍵。本文將聚焦幾個(gè)典型且核心的應(yīng)用實(shí)例，探討GTM IP在車載系統(tǒng)中的具體實(shí)現(xiàn)方式與優(yōu)勢(shì)。

01數(shù)模轉(zhuǎn)換集合應(yīng)用

GTM IP能夠使用ATOM/TOM/TIO輸出模塊，MCS模塊和ADC IF模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)模轉(zhuǎn)換后的應(yīng)用。其中輸出模塊能夠?yàn)?a target="_blank">ADC數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換提供trigger信號(hào)，MCS模塊能夠通過獨(dú)立的ADC接口感知觸發(fā)和轉(zhuǎn)換時(shí)間，從而可以從外部讀取ADC數(shù)據(jù)，這套流程具有低延遲和快響應(yīng)的實(shí)現(xiàn)。

02雙點(diǎn)調(diào)節(jié)

將AD轉(zhuǎn)換值從ADC IF端口輸入到MCS模塊來進(jìn)行GTM調(diào)節(jié)/計(jì)算，為數(shù)據(jù)采樣生成ADC Trigger。這樣我們能夠?qū)崿F(xiàn)一套閉環(huán)控制流程，即通過讀取的ADC值來調(diào)節(jié)外部電壓，最終將外部電壓動(dòng)態(tài)控制在所需目標(biāo)值。

下圖展示了在MCS模塊的不同運(yùn)行模式下對(duì)電壓動(dòng)態(tài)閉環(huán)控制的性能：

GTM IP的MCS模塊有8個(gè)通道，其中默認(rèn)為8個(gè)通道的輪詢（Round robin）模式。在其輪詢模式下，最大能夠達(dá)到2 MHz ADC采樣率；

而在單通道優(yōu)先調(diào)度（Single prio scheduling）模式下，最大能夠達(dá)到9 MHz ADC 采樣率。

03訪問GTM外部資源

每個(gè)Cluster的MCS模塊都可以作為Master通過AXIM接口對(duì)GTM的外部資源進(jìn)行訪問，AXIM接口通過可配置的優(yōu)先級(jí)方案進(jìn)行仲裁輸出。MCS模塊可以無(wú)需外部資源介入（如DMA）對(duì)外部數(shù)據(jù)進(jìn)行讀/寫，并且實(shí)現(xiàn)外部訪問時(shí)在后臺(tái)進(jìn)行，MCS模塊能夠繼續(xù)進(jìn)行其他操作。

當(dāng)然，AXIM接口的性能取決于外部總線的負(fù)載情況。在無(wú)額外總線負(fù)載的前提下，當(dāng)GTM以200 MHz頻率運(yùn)行時(shí)，不同MCS運(yùn)行模式下通過AXIM接口的最大傳輸性能（帶寬）如下所示：

由此可得出如下仿真波形所示的應(yīng)用場(chǎng)景：GTM通過MCS模塊與AXIM模塊從外部資源讀取控制數(shù)據(jù)參數(shù)，并根據(jù)獲取的外部參數(shù)和ADC值動(dòng)態(tài)更新Trigger信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)ADC輸出數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制。

04TIO無(wú)刷直流電機(jī)控制

TIO(p8)模塊的4個(gè)通道通過DTM模塊的關(guān)閉（shutoff）功能就能夠?qū)崿F(xiàn)1個(gè)BLDC電機(jī)的控制，并且支持帶有速度檢測(cè)功能的霍爾解碼。所有操作能夠?qū)崿F(xiàn)完全獨(dú)立，并且可以靈活選擇由MCS模塊或者由外部的CPU進(jìn)行控制。這種應(yīng)用方式所需資源比使用TIM/TOM/SPE/DTM模塊組合所需資源更少。同時(shí)TIO模塊支持定制為8/16/24個(gè)通道，如果客戶選擇的GTM IP擁有定制的TIO(p24)模塊，這個(gè)模塊可以實(shí)現(xiàn)最多6個(gè)BLDC電機(jī)的控制。

下圖所示，為一個(gè)TIO(p8)模塊結(jié)合DTM模塊實(shí)現(xiàn)2個(gè)BLDC電機(jī)的控制。

05多級(jí)/多速率支持

通過使用TOM/ATOM/TIO輸出模塊和DTM模塊可以實(shí)現(xiàn)多相位同步運(yùn)行以及死區(qū)插入，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)多級(jí)級(jí)聯(lián)H-bridge。使得電機(jī)調(diào)速更加平滑，同時(shí)減少了諧波失真，提高了系統(tǒng)的整體效率。

我們以多個(gè)PWM波在一個(gè)固定時(shí)間上同步運(yùn)行為例，例如基準(zhǔn)周期N為50，從屬的PWM波可以使用任意周期X= N*基準(zhǔn)周期，GTM輸出可以實(shí)現(xiàn)在任何從屬的周期X上同步更新或開啟占空比。

如下圖所示：

在基準(zhǔn)周期50上運(yùn)行的ATOM_OUT(7)輸出的PWM波可以作用為ADC的Trigger信號(hào)（例如，用于電流/電壓測(cè)量）；

在周期X=150上運(yùn)行的ATOM_OUT(5)輸出的PWM波可以實(shí)現(xiàn)以中心對(duì)齊脈沖輸出；

在周期X=300上運(yùn)行的ATOM_OUT(1)/ ATOM_OUT(2)/ ATOM_OUT(3)的3個(gè)PWM波相位各以100相位右移運(yùn)行輸出。

當(dāng)然，我們也可以在周期300上同步更新所有輸出，允許同步切換PWM波在不同周期X上運(yùn)行的多個(gè)相位。如下圖所示：

GTM IP具備廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和靈活的使用方式，通過不同模塊的組合與創(chuàng)新應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)許多意想不到的功能。在當(dāng)前快速發(fā)展的半導(dǎo)體與車規(guī)市場(chǎng)中，GTM IP的深入應(yīng)用與開發(fā)，需要更多合作伙伴與車企攜手博世，共同開創(chuàng)新能源汽車技術(shù)的新篇章。