在当前工业及汽车领域的实时控制系统中，越来越多的任务倾向于采用更为智能、基于AI的方法来完成。于是F28P55X这款产品应运而生。F28P55X芯片首次在C2000系列中引入NPU（即神经网络处理单元）。这一AI加速器能够独立完成AI领域常见的运算算子。在神经网络推论运算中，卷积运算占据了主导地位。普通CPU完成这一运算往往效率相对较低。而利用神经网络加速单元，其性能将比使用C2000的CPU提高5-10倍。对于嵌入式系统或实时控制系统而言，边缘AI无疑是一个必然选择。边缘AI指的是所有神经网络推理算法均在设备端（即边缘侧）执行与运算。这一模式的优势主要体现在以下三个方面：首先，实时性得到显著提升，无需将数据上传至云端，从而避免了传输延迟。其次，通过算法优化及NPU的加入，系统整体功耗得以降低。NPU天生擅长处理卷积运算及神经网络运算，因此能够实现更高的效率与更低的功耗。最后，从安全性与可靠性的角度来看，避免了数据采集与传输至云端的过程，有助于提升设备的安全性。F28P55X系列产品的特性参数颇为亮眼，其内置的Flash memory最高可达1.1MB。对于实时系统而言，ADC与高精度PWM是两大核心外设。具体而言，F28P55X提供了24个高精度PWM通道以及最多39个ADC通道。F28P55X并非单一器件，而是一个涵盖多种配置的系列。德州仪器已经推出不同内存规格、汽车级认证以及功能安全等级的组合。预计该系列将陆续推出多达40余款型号，以满足市场的多样化需求。F28P55X可进一步降低系统成本并缩小系统尺寸。师英解析，以传统的电弧故障检测为例，这是一个应用于太阳能逆变系统的场景。下图左侧白色框内为太阳能板，其发出的电能需经过DC/DC变换器或逆变器，以及MPPT等处理单元，这些功能通常由C2000系列的实时控制MCU完成。然而，在传统方案中，还需额外增加一个MCU-2用于电源电弧检测。具体来说，在传统的非NPU方案中，通过对直流母线电压与电流进行采样，并设置一系列触发阈值或规则来判断电弧是否发生。这种方法存在诸多限制，检测准确率往往难以提升，一般仅能达到85%左右。检测不准确可能导致两种后果：一是漏报，即实际发生电弧但未被检测到，从而增加火灾或停机的风险；二是误报，即未发生电弧却发出警报，可能导致不必要的停机，进而影响生产效率。采用F28P55X这一创新解决方案后，原有的DC/DC转换器、逆变器以及MPPT系统均继续沿用了C2000系列的核心技术，这意味着原始的实时控制拓扑结构与硬件配置基本保持不变，特别是软件算法层面无需做出调整。唯一的变化在于，我们利用F28P55X内置的NPU来专门执行电弧检测任务。那么，它为何能实现99%的高检测准确性呢？这得益于TI先进的离线边缘AI工具——TI Edge AI Tools。该工具能够针对大量电弧发生时的电流与电压数据进行深度训练，从而构建一个精准的CNN模型。模型训练完成后，通过专用的软件开发工具，即可轻松部署至F28P55X的NPU上。由于这一过程基于庞大的数据集进行训练，而非依赖传统的软件设计规则与触发阈值来判断电弧情况，因此其检测准确率能够高达99%。
