ZHCAFI4 July 2025 ISOS141-SEP , TMS570LC4357-SEP , TPS7H2140-SEP
4.2 基于 MCU 的控制
更先進的 FDIR 策略通常需要更高層次的抽象：監(jiān)測多個輸入、評估合理性、分析趨勢以及記錄隨時間推移的系統(tǒng)行為。在此情況下，航天級微控制器 (MCU) 為軟件驅動的智能決策提供了理想平臺。
MSP430FR5969-SP 專為低功耗、空間受限的應用而設計。器件在單個芯片上集成了 ADC、比較器、PWM 輸出和電壓基準生成以及許多其他功能，大大降低了對分立式元件的需求。器件的非易失性 FRAM 存儲器尤為適于記錄數據，具有快速寫入周期和高耐久性。例如，使用片上 64KB FRAM 的 20KB 容量可存儲多達 20,000 個數據點，數據點可用于在軌軟件更新和行為調整、故障分析和根本原因識別或任務后審查和優(yōu)化。
TMS570LC4357-SEP 雙核鎖步 MCU 進一步加強了 FDIR 功能。該器件最初是為防抱死制動系統(tǒng) (ABS) 和動力轉向等汽車安全系統(tǒng)而開發(fā)的，在構建之初就考慮了 ISO 26262 ASIL-D 合規(guī)性 [3]、[7]。
器件的關鍵特性包括：
這些特性為高完整性故障響應奠定了基礎，即使在執(zhí)行關鍵任務的實時操作期間也是如此。 [8]
TMS570LC4357-SEP 具有 41 個 ADC 通道、64 個具有計時器和 PWM 功能的 GPIO 以及多個通信接口，支持復雜的 FDIR 實施方案。通過高通道數器件（如具有 16 個 12 位 ADC 通道、12 個數模轉換器 (DAC) 通道、3 個溫度傳感器和 8 個 GPIO 的 AFE11612-SEP），產品的可擴展性得到了進一步增強。例如，如 圖 4-1 中所示，向 TMS570LC4357-SEP 添加兩個 AFE11612-SEP 實例可啟用具有以下特性的系統(tǒng)：
- 72 個 ADC 通道
- 32 個 DAC 通道
- 7 個互補 PWM 輸出
- 6 個增強型捕獲 (eCAP) 模塊
- 2 個增強型正交編碼器脈沖 (eQEP) 模塊
- 用于額外 PWM 輸出且具有高級計時器模塊的 64 個 GPIO
- 16 個外部中斷/通用輸入/輸出 (GPIO)
- 4 個溫度傳感器輸入
- 2 個 2.5V 基準輸出
- 10/100Mbps 以太網 MAC
- 4 個控制器局域網 (CAN) 控制器
- 2 個內部集成電路 (I2C) 模塊
- 5 個多緩沖串行外設接口 (MibSPI)
- 4 個通用異步接收器/發(fā)送器 (UART) 串行通信接口 (SCI)
圖 4-1 基于 TMS570LC4357-SEP 和 AFE11612-SEP 的高通道密度監(jiān)測和控制系統(tǒng)無論是部署為整個衛(wèi)星總線的中央控制器，還是作為各個 PCB 上的本地 FDIR 單元，TMS570LC4357-SEP 均可實現高可靠性和靈活性，并具有近乎即時的故障檢測性能。