Texas Instruments 基于ARM™的AM654x/AM652x处理器

Texas Instruments基于Arm™的 AM654x/AM652x处理器是Arm® 应用处理器,设计用于满足现代工业4.0嵌入式产品的复杂处理需求。AM654x和AM652x器件将四个或两个Arm® Cortex®-A53内核与一个双Arm Cortex-R5F MCU子系统相结合。这些包含的功能旨在帮助客户实现终端产品的功能安全目标。它还包括三个千兆位工业通信子系统 (PRU _ ICSSG),以创建一个能够实现高性能工业控制以及功能安全应用的工业连接和处理的SoC。AM65xx目前正在进行评估,由TÜV SÜD根据IEC 61508进行认证。

AM654x中的四个Arm Cortex-A53内核排列在两个带共享L2内存的双核集群中,以创建两个处理通道。AM652x中的两个Arm Cortex-A53内核有单个双核集群和两个单核集群可选。片上存储器、外设和互连上包含多种ECC,可靠性高。作为一个整体,SoC具有多种功能,旨在帮助客户设计可以实现功能安全目标的系统。除了由DMSC管理的粒度防火墙外,还可在一些AM654x和AM652x器件上提供加密加速和安全启动功能。

Arm Cortex-A53 RISC CPU通过Arm Neon™扩展提供可编程性。双Arm Cortex-R5F MCU子系统可用作两个内核的一般用途,也可用于锁步,帮助满足功能安全应用的需求。PRU_ICSSG子系统可用于提供多达六个工业以太网端口,例如Profinet IRT、TSN、Ethernet/IP或EtherCAT(许多其他方面),或用于标准千兆位以太网连接。

Texas Instruments为Arm内核提供全套软件和开发工具,包括处理器SDK Linux、Linux-RT、RTOS、Android、C编译器以及调试接口(从而可以看到源代码执行)。将提供适用的功能安全和安保文档,协助客户开发功能安全或安保相关系统。

特性

  • 处理器内核
    • 双核或四核Arm Cortex-A53微处理器子系统,频率高达1.1GHz
      • 多达两个双核或两个单核Arm Cortex-A53集群,带512KB L2缓存(包括SECDED)
      • 每个A53内核均具有32KB L1缓存和 32K L1 D缓存
    • 双核Arm Cortex-R5F,频率高达400MHz
      • 支持锁步模式
      • 每R5F内核16KB I缓存、16KB D缓存和64KB RAM
  • 工业子系统
    • 三个千兆位工业通信子系统 (PRU_ICSSG)
      • 每个PRU_ICSSG多达两个10/100/1000以太网端口
      • 支持两个SGMII端口
      • 兼容10/100Mb PRU-ICSS
      • 每个PRU_ICSSG 24个PWM
        • 逐周期控制
        • 增强型跳闸控制
      • 每个PRU_ICSSG 18个Σ-Δ滤波器
        • 短路逻辑
        • 过流逻辑
      • 每个PRU_ICSSG 6个多协议位置编码器接口
  • 内存子系统
    • 高达2MB的片上L3 RAM,带SECDED
    • 多核共享内存控制器 (MSMC)
      • 高达2MB(2组 × 1MB)SRAM,带SECDED
        • 共享2级或3级一致内存映射SRAM
        • 共享3级一致缓存
      • 256位处理器端口总线和40位物理地址总线
      • 一致、统一的双向接口,用于连接处理器或设备主器件
      • L2、L3缓存预热和后冲洗
      • 绑定饥饿的带宽管理
      • 一个基础设施主接口
      • 单个外部存储器主接口
      • 支持分布式虚拟系统
      • 支持内部DMA引擎–数据路由单元 (RU)
      • ECC错误保护
    • DDR子系统 (DDRSS)
      • 支持DDR4内存类型,高达DDR-1600
      • 32位数据总线和7位SECDED总线
      • 8GB总可寻址空间
    • 通用存储器控制器 (GPMC)
  • SafeTI™半导体元件
    • 设计用于功能安全应用
    • 按照IEC 61508的要求开发
    • 实现SIL-3的系统完整性
    • 对于MCU安全岛,包含足够的诊断功能,以满足SIL-2的随机故障完整性要求
    • 对于SoC的其余部分,包含足够的诊断功能,以满足SIL-2的随机故障完整性要求
    • 此外,鉴于适当的安全概念(例如,借助软件相互比较),通过足够多的架构指标来实施SIL-3应用
    • 可提供功能安全手册
    • 安全相关认证
      • TÜV SÜD元件级功能安全认证 [认证正在进行中]
    • 功能安全特性
      • 计算关键型存储器和内部总线互连上的ECC或奇偶校验
      • 帮助提供无干扰 (FFI) 的防火墙
        • 内置自检 (BIST),用于CPU、高端定时器和片上RAM
      • 硬件错误注入支持,用于诊断测试
      • 错误信号模块 (ESM),用于捕获功能安全相关错误
      • 电压、温度和时钟监视
      • 多个时钟域中的窗口和非窗口看门狗定时器
    • MCU岛
      • 双核Arm Cortex-R5F微处理器子系统的隔离
      • 独立的电压、时钟、复位和专用外设
      • 内部MCSPI连接到SoC的其余部分
  • 安全性
    • 安全引导支持
      • 硬件强制可信根
      • 支持通过备份密钥切换信任根
      • 支持接管保护、IP保护和防回滚保护
    • 加密加速支持
    • 会话感知加密引擎,能够根据输入的数据流自动切换密钥材料
    • 支持加密内核
      • AES – 128/192/256位秘钥大小
      • 3DES – 56/112/168位秘钥大小
      • MD5、 SHA1
      • 安全散列算法 (SHA) 2 — 224/256/384/512
      • DRBG,具有真随机数发生器
      • PKA(公钥加速器),协助RSA/ECC处理
      • DMA支持
    • 调试安全
      • 受安全软件控制的调试访问
      • 安全感知调试
    • 可信执行环境 (TEE) 支持
      • 基于Arm TrustZone的TEE
      • 可实现隔离的广泛防火墙支持
      • 安全DMA路径和互连
      • 安全看门狗/定时器/IPC
    • 安全存储支持
    • 针对OSPI接口的动态加密和身份验证支持
    • 通过基于数据包的硬件加密引擎为数据 (有效载荷) 加密/身份验证提供网络安全支持
    • 密钥和安全管理用安全协处理器 (DMSC),具有专用设备级,安全软件的互连
  • SoC服务
    • 设备管理安全控制器 (DMSC)
      • 集中SoC系统控制器
      • 管理系统服务,包括初始启动、安全、功能安全和时钟/复位/电源管理
      • 电源管理控制器,用于有源和低功耗模式
      • 通过消息管理器与各种处理单元进行通信
      • 简化接口,用于优化未使用的外设
      • 跟踪和调试功能
    • 16个32位通用计时器
    • 两个数据移动和控制导航子系统 (NAVSS)
      • 环形加速器 (RA)
      • 统一DMA (UDMA)
      • 最多2个定时器管理器 (TM)(每个1024个定时器)
  • 多媒体
    • 显示子系统
      • 两个完全输入映射的叠加管理器,与两个显示输出相关
      • 一个端口MIPI DPI并行接口
      • 一个端口OLDI
    • PowerVR SGX544-MP1 3D图形处理单元 (GPU)
    • 一个相机串行接口-2 (MIPI CSI-2)
    • 一个端口视频捕获:BT.656/1120(无嵌入式同步)
  • 高速接口
    • 一个支持千兆位以太网 (CPSW) 接口
      • RMII (10/100) 或RGMII (10/100/1000)
      • IEEE1588(2008年附件D、附件E、附件F),802.1AS PTP
      • 音频/视频桥接 (P802.1Qav/D6.0)
      • 能效以太网 (802.3az)
      • 巨型帧 (2024字节)
      • 第45条MDIO PHY管理
    • 两个PCI-Express (PCIe) 版本3.1子系统
      • 支持Gen2 (5.0GT/s) 运行
      • 两个独立的单通道或一个双通道端口
      • 支持并行根复杂和端点操作
    • USB 3.1双角色器件 (DRD) 子系统
      • 一个增强型SuperSpeed Gen1端口
      • 一个USB 2.0端口
      • 每个端口均可独立配置为USB主机、USB外设或USB DRD
  • 通用连接
    • 6个内部集成电路 (I2C™) 端口
    • 5个可配置UART/IrDA/CIR模块
    • 两个同步闪存接口,配置为
      • 两个OSPI闪存接口
      • 或HyperBus™和OSPI1闪存接口
    • 2个12位模数转换器 (ADC)
      • 高达4M个样品/秒
      • 八个多路复用模拟输入
    • 8个多通道串行外设接口 (MCSPI) 控制器
      • 两个,带内部连接
      • 六个,带外部接口
    • 通用I/O (GPIO) 引脚
  • 控制接口
    • 六个增强型高分辨率脉宽调制 (EHRPWM) 模块
    • 一个增强型捕获 (ECAP) 模块
    • 3个增强型正交编码器脉冲 (EQEP) 模块
  • 汽车接口
    • 2个模块化控制器局域网 (MCAN) 模块,支持完整的CAN-FD
  • 音频接口
    • 3个多通道音频串行端口 (MCASP) 模块
  • 媒体和数据存储
    • 2个Multimedia Card™/Secure Digital (MMC™/SD) 接口
  • 简化电源管理
    • 完全支持双电压I/O,简化了电源序列
    • 集成LDO降低了电源解决方案的复杂性
    • 集成SDIO LDO,用于处理SD接口的自动电压转换
    • 集成上电复位 (POR) 生成,降低了电源解决方案的复杂性
    • 集成电压监控器,用于功能安全监控
    • 集成电源毛刺脉冲检测器,用于检测快速电源瞬态
  • 模拟/系统集成
    • 集成USB VBUS 检测
    • 故障安全I/O,用于DDR复位
    • 复位时禁用所有I/O引脚驱动器,避免总线冲突
    • 复位时禁用默认I/O拉动,避免系统冲突
    • 支持动态I/O引脚多路复用配置变更
  • 片上系统 (SoC) 架构
    • 支持从UART、I2C、OSPI、HyperBus、并行NOR闪存、SD或eMMC™、USB、PCIe和以太网接口进行主启动
    • 28 nm CMOS技术
    • 23mm × 23mm、0.8mm脚距、784引脚FCBGA (ACD)

应用

  • 工业可编程逻辑控制器 (PLC)
  • 工厂自动化,具有安全功能
  • 多协议现场总线通信
  • 工业电脑
  • 工业机器人
  • 人机接口 (HMI)
  • 电网基础设施保护继电器
  • 机器人电机驱动器

视频

功能框图

框图 - Texas Instruments 基于ARM™的AM654x/AM652x处理器
发布日期: 2021-08-13 | 更新日期: 2024-03-21