博世GTM IP模块架构介绍

上篇文章我们介绍了博世GTM IP模块的核心功能及基础结构模块。本篇文章将继续解析GTM模块架构，重点介绍I/O模块，特殊功能模块及内核模块。这些模块不仅增强了GTM的信号处理能力，还极大提升了系统的灵活性和集成度，能够满足汽车电子、工业自动化、智能控制等多个领域的高性能需求。

01基础结构模块

GTM模块拥有完全符合AMBA AXI3.0协议的Master和Slave接口。通过Slave接口，外部可以控制或者配置每个Cluster中的所有模块。通过Master接口，MCS模块可以发送事务控制外设或者存储器。包含时钟管理模块（CMU），时基模块（TBU），高级路由模块（ARU），广播模块 (BRC)，参数存储模块（PSM），及集群配置模块 (CCM)。详情请见传送门。

02I/O 模块

定时输入模块（TIM）：

提供8个输入通道用于过滤和捕捉 GTM 的输入信号。为进行数据预处理，TIM 模块检测到的输入特征可通过 ARU（高级路由单元）路由到 GTM 的后续处理单元。TIM模块本身具有多重功能、能够实现过滤器、边缘传播和消隐、超时检测、输入边缘计数器和信号测量（PWM 信号持续时间、上升沿或下降沿时间戳、接收到的边沿数）等功能。

定时输出模块（TOM）：

提供多达 16 个独立通道，可在每个输出端口产生 PWM 信号。并且在模块中提供了多种配置模式，比如连续向上计数模式、上下连续计数模式、单次向上计数模式、脉冲计数调制模式和门控计数器模式。同时可以支持高分辨率PWM（HRES模式和通过传感器模式评估（SPE）模块支持 BLDC控制输出。

定时器输出模块（ATOM）：

与 ARU连接，可生成复杂的输出信号，而无需通过配置接口与 ARU 交互。输出信号特性通过与 ARU 连接的子模块（如 MCS、DPLL 或 PSM）提供。每个 ATOM 子模块包含八个输出通道，同样能够如TOM模块可在多种可配置的运行模式下独立运行。

输入输出模块 (TIO):

GTM4.1版本新增了TIO模块，支持通用输入和输出功能。与TIM/ATOM/TOM模块相比，其门级数更少，可灵活使用功能资源作为通道上的输入或输出。同时提供基础版TIO和增强版TIO配置扩展（在增加硬件资源的情况下，额外支持自主定时信号生成、信号测量和基于时间的捕捉的功能）。TIO提供8-24个通道选配，每个通道可捕获或者比较最高分辨率25ns的PWM波形。

03特殊功能模块

传感器模式评估模块 (SPE)可用于评估三个霍尔传感器输入，并与TOM 模块一起支持BLDC（无刷直流）电机的驱动。SPE模块在TIM（定时器输入模块）-> SPE（传感器模式评估）-> TOM（定时器输出模块）链中提供无刷直流输入模式检测和无刷直流输出模式生成功能。

数字锁相环 (DPLL) 模块用于计算线性或角度运动的位置信息、质量流量值、温度、压力或液位，例如发动机定位检测和信号（角度时钟）。有了DPLL，CPU就可以从重复或周期性的标准任务中解脱出来，从而从根本上减轻CPU软件运行负荷。在输入频率快速变化的应用中，可获得更高精度的位置或数值信息。

04内核模块

多通道定序模块（MCS）是一个24位指令 RISC（精简指令集计算）CPU 内核，有8个并行线程，每9个周期执行 1 个线程。它能够控制、监控内部 GTM 信号甚至是Soc芯片上的外部模块。它能够在GTM内部完成很多工作而不需要外部CPU介入，例如计算复杂的输出序列、对 TIM 模块等输入数据进行扩展数据处理、在 MCS 模块内处理 CPU 提供的数据，并通过 ATOM 模块将计算结果发送到输出端。下图为其内部结构图。

MCS架构图

博世GTM IP模块凭借其高精度定时、多通道并行处理、灵活配置及强大集成能力，成为现代智能控制系统的核心组件。在汽车电子、工业自动化、机器人等领域，GTM提供了稳定可靠的定时解决方案，为智能控制系统的升级和优化提供了强有力的支持。

博世始终致力于提供高安全、高性能、可扩展的解决方案，助力客户实现更智能、更高效的系统设计，推动汽车电子、工业自动化和智能控制迈向新高度。

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