TIDM-02006

优于快速串行接口 (FSI) 参考设计的分布式多轴伺服驱动器

TIDM-02006

设计文件

概述

此参考设计展示的是基于快速串行接口 (FSI)、使用 C2000™ 实时控制器的示例分布式或分散式多轴伺服驱动器。多轴伺服驱动器用于工厂自动化和机器人等多种应用。凭借每轴成本、性能和易用性等特性，该驱动器受到上述系统的高度青睐。FSI 是一种可靠的成本优化型高速通信接口，具有低抖动，能以菊花链形式连接多个 C2000 微控制器。在此设计中，每个 TMS320F280049 或 TMS320F280025 实时控制器均作为分布式轴的实时控制器，控制电机的电流控制环。单个 TMS320F28388D 控制各轴的位置和速度控制环。上述 F2838x 还通过充分利用多个内核，执行集中式电机控制轴和 EtherCAT 通信。该设计采用我们的现有 EVM 套件，软件随附 C2000WARE MotorControl SDK 发布。

特性

此设计展示了通过启用倾斜补偿的快速串行接口 (FSI) 进行高速通信，在多个产品之间实现实时的速度、位置和电流命令数据通信。
在 F2838x 上实施位置和速度控制环路，在每个分散式 F28004x 或 F28002x 节点上实施扭矩/电流环路。
借助一个 F2838x 可管理多达 16 个轴。可同时控制各轴启停。实现对分布式多轴电机驱动系统的高带宽、更高精度的控制。
借助基于 FSI 的所有分布式节点，使用 F2838x 多核功能实施速度和位置控制以及数据交换、执行主轴电机控制并与 PC 进行 EtherCAT 通信
演示了跨分布式轴的 PWM 同步功能。
集成的 SFRA 工具支持对转速和电流环路进行在线调优。
增量系统构建，用于分步验证不同的软件模块。

工业应用

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设计文件和产品

设计文件

下载现成的系统文件，加快您的设计过程。

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Design guide — TIDM-02006

ZHCU730.PDF (3090 K)

参考设计概述和经过验证的性能测试数据

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Schematic — TIDM-02006

TIDM475.PDF (537 K)

设计布局和元件的详细原理图

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Bill of materials (BOM) — TIDM-02006

TIDM476.PDF (96 K)

设计元件、引用标识符和制造商/器件型号的完整列表

产品

在设计中包括 TI 产品和可能的替代产品。

C2000 实时微控制器

TMS320F280040-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、PGA 和 SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280040C-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280041 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280041-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、PGA 和 SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280041C — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280041C-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280045 — C2000™ 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、PGA 和 SDFM 的 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280048-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280048C-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280049 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280049-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280049C — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280049C-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F28388D — 具有连接管理器、2 个 C28x+CLA CPU、1.5MB 闪存、FPU64、CLB、ENET、EtherCAT 的 C2000™ 32 位 MCU

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氮化镓 (GaN) IC

LMG5200 — 80V GaN 半桥功率级

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隔离式 ADC

AMC1204 — ±250mV 输入、精密电流检测基本隔离式调制器

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隔离式 ADC

AMC1304M25 — 具有 LDO 的 ±250mV 输入、精密电流检测增强型隔离式调制器

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隔离式 DC/DC 转换器

LM5018 — 7.5V-100V 宽输入电压，300mA 恒定导通时间同步降压稳压器

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开始开发

硬件

评估板

LAUNCHXL-F280049C — F280049C LaunchPad™ development kit C2000™ Piccolo™ MCU

LAUNCHXL-F280049C 是一款适用于 TI C2000™ 实时控制器系列 F28004x 器件的低成本开发板。该器件不仅适用于初始评估和原型设计，还提供易于使用的标准化平台，用于开发下一个应用。该扩展版本 LaunchPad 可提供额外引脚用于开发，并支持连接两个 BoosterPack。作为庞大的 TI MCU LaunchPad 生态系统的一部分，该器件还与各种插件交叉兼容，包含 InstaSPIN-FOC 功能。

开始使用
步骤 1：购买 C2000 实时控制器 F280049C LaunchPad
步骤 2：下载并安装 Code Composer Studio IDE 和 (...)

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子卡

BOOSTXL-3PHGANINV — 具有基于分流的直列式电机相电流检测的 48V 三相逆变器评估模块

The BOOSTXL-3PHGANINV evaluation module features a 48-V/10-A three-phase GaN inverter with precision in-line shunt-based phase current sensing for accurate control of precision drives such as servo drives.

MathWorks MATLAB & Simulink example models include the following:

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子卡

TMDSFSIADAPEVM — 快速串行接口 (FSI) 适配器板评估模块

更快、更实惠、更强大：通过快速串行接口 (FSI) 这一全新的串行通信技术，跨隔离层实现 200Mbps 吞吐量

FSI 是 C2000 实时控制微控制器 (MCU) 上提供的一种低信号计数串行通信外设，可提供可靠的低成本通信，而且其吞吐量（高达 200Mbps）高于其他串行外设。FSI 能够以低延迟在器件之间传递时间关键型数据，因此可在控制系统中实现新的分散处理、感应和驱动等拓扑和方法。FSI 旨在与隔离器件配合使用，可在系统的“热”（高电压）侧与“冷”（低电压）侧之间提供高速通信。

FSI 适配器板是一个评估板，可帮助用户了解 C2000 FSI (...)

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开发套件

TMDXIDDK379D — 用于工业电机控制的 C2000 DesignDRIVE 开发套件

DesignDRIVE 开发套件 (IDDK) 硬件提供了可驱动高电压三相电机的全功率级集成伺服驱动器设计，并简化了对各种位置反馈、电流感应和控制拓扑的评估。

借助 C2000™ MCU 上的感应外设（包括八个 Δ-Σ 正弦滤波器、四个 16 或 12 位 ADC 和窗口比较器），DesignDRIVE 套件可同时支持分流、磁通门/霍尔和 Δ-Σ 电流感应。对于位置反馈，该套件利用 C2000 MCU 上集成的位置管理器解决方案，支持 EnDat、BiSS、T-format、增量编码器以及 SINCOS 和旋转变压器模拟传感器。此外，客户还可以探索多种配置选项，这些选项允许将 MCU (...)

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应遵守 TI 的评估模块标准条款与条件.

软件

设计工具

SBOC509 — Simulation for Half-Wave Rectifier

支持的产品和硬件

产品

通用运算放大器

OPA322 — 单路、5.5V、20MHz、65mA 输出电流、低噪声 (8.5nV/√Hz) 运算放大器

精密运算放大器 (Vos<1mV)

OPA2325 — 具有 RRIO 和零交叉的双路精密、宽带宽、低噪声、低功耗 ADC 驱动运算放大器

硬件开发

设计工具

CIRCUIT060009 — 半波整流器电路

下载

SBOC509 — Simulation for Half-Wave Rectifier

产品

通用运算放大器

OPA322 — 单路、5.5V、20MHz、65mA 输出电流、低噪声 (8.5nV/√Hz) 运算放大器

精密运算放大器 (Vos<1mV)

OPA2325 — 具有 RRIO 和零交叉的双路精密、宽带宽、低噪声、低功耗 ADC 驱动运算放大器

硬件开发

设计工具

CIRCUIT060009 — 半波整流器电路

软件开发套件 (SDK)

C2000WARE-MOTORCONTROL-SDK — 适用于 C2000™ MCU 的 MotorControl 软件开发套件 (SDK)

MotorControl SDK for C2000™ microcontrollers (MCU) is a cohesive set of software infrastructure, tools, and documentation designed to minimize C2000 real-time controller based motor control system development time targeted for various three-phase motor control applications. The software (...)

支持的产品和硬件

产品

C2000 实时微控制器

TMS320F2800137 — 具有 120MHz 频率、256KB 闪存、FPU 和 TMU 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F2800157 — 具有 HRPWM、120MHz 频率、256KB 闪存且支持 CAN-FD 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F2800157-Q1 — 具有 HRPWM、CAN-FD、锁步 ASIL B、0 级和 1 级、120MHz 频率、256KB 闪存的汽车级 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280021 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、32KB 闪存的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280021-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、32KB 闪存的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280023 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、64kB 闪存的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280023-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、64KB 闪存的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280023C — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、64KB 闪存、CLB 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280025 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128kB 闪存的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280025-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280025C — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128kB 闪存、CLB 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280025C-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、CLB 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280034 — 具有 CLA、AES 和 CAN-FD 的 C2000™ 32 位 MCU 120MHz 128KB 闪存、FPU 和 TMU

TMS320F280037 — C2000™ 32-bit MCU 120-MHz 256-KB flash, FPU, TMU with CLA, AES and CAN-FD

TMS320F280037C — 具有 CLA、CLB、AES 和 CAN-FD 的 C2000™ 32 位 MCU 120MHz 256KB 闪存、FPU 和 TMU

TMS320F280037C-Q1 — Automotive C2000™ 32-bit MCU 120-MHz 256-KB flash, FPU, TMU with CLA, CLB, AES and CAN-FD

TMS320F280038C-Q1 — 具有 CLA、CLB、AES 和 CAN-FD 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU 120MHz 384KB 闪存、FPU 和 TMU

TMS320F280039C — 具有 CLA、CLB、AES 和 CAN-FD 的 C2000™ 32 位 MCU 120MHz 384KB 闪存、FPU 和 TMU

TMS320F280039C-Q1 — 具有 CLA、CLB、AES 和 CAN-FD 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU 120MHz 384KB 闪存、FPU 和 TMU

TMS320F280040-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280040C-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280041 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128kB 闪存、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280041-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280041C — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128kB 闪存、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280041C-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280045 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280048-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280048C-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280049 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256kB 闪存、CLA、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280049-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280049C — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256kB 闪存、CLA、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F280049C-Q1 — 具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28075 — 具有 120MHz 频率、FPU、TMU、512KB 闪存、CLA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28075-Q1 — 具有 120MHz 频率、FPU、TMU、512KB 闪存、CLA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28076 — 具有 120MHz 频率、FPU、TMU、512KB 闪存、CLA、CLB、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28374D — 具有 800MIPS、2xCPU、2xCLA、FPU、TMU、512KB 闪存、EMIF、12 位 ADC 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28374S — 具有 400MIPS、1xCPU、1xCLA、FPU、TMU、512KB 闪存、EMIF、12 位 ADC 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28375D — 具有 800MIPS、2xCPU、2xCLA、FPU、TMU、1024KB 闪存、EMIF、12 位 ADC 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28375S — 具有 400MIPS、1xCPU、1xCLA、FPU、TMU、1024KB 闪存、EMIF、12 位 ADC 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28375S-Q1 — 具有 400MIPS、1xCPU、1xCLA、FPU、TMU、1024KB 闪存、EMIF、12 位 ADC 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28376D — 具有 800MIPS、2xCPU、2xCLA、FPU、TMU、512KB 闪存、EMIF、16 位 ADC 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28376S — 具有 400MIPS、1xCPU、1xCLA、FPU、TMU、512KB 闪存、EMIF、16 位 ADC 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28377D — 具有 800MIPS、2xCPU、2xCLA、FPU、TMU、1024KB 闪存、EMIF、16 位 ADC 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28377D-EP — 具有 800MIPS、2xCPU、2xCLA、FPU、TMU、1MB 闪存、EMIF、16 位 ADC 的 C2000™ 增强型产品 32 位 MCU

TMS320F28377D-Q1 — 具有 800MIPS、2xCPU、2xCLA、FPU、TMU、1024KB 闪存、EMIF、16 位 ADC 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28377S — 具有 400MIPS、1xCPU、1xCLA、FPU、TMU、1024KB 闪存、EMIF、16 位 ADC 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28377S-Q1 — 具有 400MIPS、1xCPU、1xCLA、FPU、TMU、1024KB 闪存、EMIF、16 位 ADC 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28378D — 具有 800MIPS、2xCPU、2xCLA、FPU、TMU、1024KB 闪存、CLB、EMIF、12 位 ADC 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28378S — 具有 400MIPS、1xCPU、1xCLA、FPU、TMU、1024KB 闪存、CLB、EMIF、12 位 ADC 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28379D — 具有 800MIPS、2xCPU、2xCLA、FPU、TMU、1024KB 闪存、CLB、EMIF、16 位 ADC 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28379D-Q1 — 具有 800MIPS、2xCPU、2xCLA、FPU、TMU、1024KB 闪存、CLB、EMIF、16 位 ADC 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28379S — 具有 400MIPS、1 个 CPU、1 个 CLA、FPU、TMU、1024KB 闪存、CLB、EMIF 和 16b ADC 的 C2000 ™ 32 位 MCU

TMS320F28384D — 具有连接管理器、2 个 C28x+CLA CPU、1.5MB 闪存、FPU64、以太网的 32 位 MCU

TMS320F28384D-Q1 — 具有连接管理器、2 个 C28x+CLA CPU、1.5MB 闪存、FPU64、以太网的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28384S — 具有连接管理器、1 个 C28x+CLA CPU、1.0MB 闪存、FPU64、以太网的 32 位 MCU

TMS320F28384S-Q1 — 具有连接管理器、1 个 C28x+CLA CPU、1MB 闪存、FPU64、以太网的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28386D — 具有连接管理器、2 个 C28x+CLA CPU、1.5MB 闪存、FPU64、CLB、以太网的 32 位 MCU

TMS320F28386D-Q1 — 具有连接管理器、2x C28x+CLA CPU、1.5MB 闪存、FPU64、CLB、以太网的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28386S — 具有连接管理器、1 个 C28x+CLA CPU、1.0MB 闪存、FPU64、CLB、以太网的 32 位 MCU

TMS320F28386S-Q1 — 具有连接管理器、1 个 C28x+CLA CPU、1MB 闪存、FPU64、CLB、以太网的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28388D — 具有连接管理器、2 个 C28x+CLA CPU、1.5MB 闪存、FPU64、CLB、ENET、EtherCAT 的 C2000™ 32 位 MCU

TMS320F28388S — 具有连接管理器、1 个 C28x+CLA CPU、1.0MB 闪存、FPU64、CLB、以太网、EtherCAT 的 32 位 MCU

TMS320F28P650DK — C2000™ 32-bit MCU, 2x C28x+CLA CPU, Lock Step, 1.28-MB flash, 16-b ADC, HRPWM, EtherCAT, CAN-FD, AES

TMS320F28P659DK-Q1 — C2000™ 32-bit MCU, 2x C28x+CLA CPU, Lock Step, 1.28-MB flash, 16-b ADC, HRPWM, CAN-FD, AES

硬件开发

BOOSTXL-3PHGANINV — 具有基于分流的直列式电机相电流检测的 48V 三相逆变器评估模块

BOOSTXL-DRV8320RS — 具有降压和 SPI 接口的 DRV8320RS 三相智能栅极驱动器评估模块

BOOSTXL-DRV8323RH — 具有降压、分流放大器的 DRV8323RH 三相智能栅极驱动器（硬件接口）评估模块

BOOSTXL-DRV8323RS — 具有降压、分流放大器的 DRV8323RS 三相智能栅极驱动器（SPI 接口）评估模块

BOOSTXL-POSMGR — C2000 DesignDRIVE Position Manager BoosterPack™ 插件模块

DRV8316REVM — DRV8316R 三相 PWM 电机驱动器评估模块

DRV8353RS-EVM — DRV8353RS 三相无刷直流智能栅极驱动器评估模块

TMDSHVMTRINSPIN — 具有支持 InstaSPIN-FOC 和 InstaSPIN-MOTION 的 Piccolo MCU 的高压电机控制套件

TMDXIDDK379D — 用于工业电机控制的 C2000 DesignDRIVE 开发套件

开发套件

LAUNCHXL-F280039C — 适用于 C2000™ 实时 MCU 的 TMS320F280039C LaunchPad™ 开发套件

LAUNCHXL-F280025C — F280025C LaunchPad™ development kit for C2000™ real-time MCU

LAUNCHXL-F28379D — F28379D LaunchPad™ development kit for C2000™ Delfino™ MCU

子卡

TMDSCNCD280039C — TMS320F280039C C2000™ MCU controlCARD™ 评估模块

TMDSCNCD28388D — F28388D evaluation module for C2000™ MCU controlCARD™

TMDSCNCD28379D — F28379D development kit for C2000™ Delfino MCU controlCARD™

TMDSCNCD280049C — F280049C evaluation module for C2000™ MCU controlCARD™

评估板

LAUNCHXL-F280049C — F280049C LaunchPad™ development kit C2000™ Piccolo™ MCU

LAUNCHXL-F2800137 — 适用于 C2000™ 实时 MCU 的 TMS320F2800137 LaunchPad™ 开发套件

TMDSCNCD280025C — TMS320F280025C evaluation module for C2000™ MCU controlCARD™

TMDSCNCD2800137 — TMS320F2800137 评估模块 controlCARD

TMDSCNCD2800157 — TMDSCNCD2800157 控制卡评估模块

TMDSCNCD28P65X — TMS320F28P65X controlCARD evaluation module

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