AM64x 是 Sitara? 工業(yè)級(jí)異構(gòu) Arm? 處理器系列的擴(kuò)展。AM64x 專為工業(yè)應(yīng)用而構(gòu)建，例如電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和可編程邏輯控制器 （PLC），這些應(yīng)用需要實(shí)時(shí)處理和與應(yīng)用程序處理通信的獨(dú)特組合。AM64x 將 Sitara 器件的千兆位 TSN PRU-ICSSG 的兩個(gè)實(shí)例與多達(dá)兩個(gè) Arm? Cortex-A53? 內(nèi)核、多達(dá)四個(gè) Cortex-R5F MCU 和一個(gè) Cortex-M4F MCU 相結(jié)合。

AM64x 的架構(gòu)旨在通過高性能 R5F、緊密耦合內(nèi)存組、可配置的 SRAM 分區(qū)以及進(jìn)出外設(shè)的專用低延遲路徑來提供實(shí)時(shí)性能，以實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)出 SoC 的數(shù)據(jù)。這種確定性架構(gòu)允許 AM64x 處理伺服驅(qū)動(dòng)器中的嚴(yán)格控制環(huán)路，而 FSI、GPMC、PWM、Σ Δ 抽取濾波器和絕對(duì)編碼器接口等外設(shè)有助于實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)中的許多不同架構(gòu)。
*附件：am6411.pdf

Cortex-A53 提供了 Linux 應(yīng)用程序所需的強(qiáng)大計(jì)算元素。Linux 和實(shí)時(shí) （RT） Linux 通過 TI 的處理器 SDK Linux 提供，該 SDK Linux 每年都會(huì)更新到最新的長(zhǎng)期支持 （LTS） Linux 內(nèi)核、引導(dǎo)加載程序和 Yocto 文件系統(tǒng)。AM64x 通過可配置的內(nèi)存分區(qū)實(shí)現(xiàn) Linux 應(yīng)用程序和實(shí)時(shí)流之間的隔離，從而幫助連接 Linux 世界與實(shí)時(shí)世界。Cortex-A53 可以分配為嚴(yán)格在 Linux 的 DDR 之外工作，并且內(nèi)部 SRAM 可以分解成各種尺寸，以便 Cortex-R5F 一起使用或獨(dú)立使用。

AM64x 提供靈活的工業(yè)通信功能，包括用于 EtherCAT 子設(shè)備、PROFINET 設(shè)備、EtherNet/IP 適配器和 IO-Link 主站的完整協(xié)議棧。PRU-ICSSG 進(jìn)一步為基于千兆位和 TSN 的協(xié)議提供了功能。此外，PRU-ICSSG 還支持 SoC 中的其他接口，包括 Σ Δ 抽取濾波器和絕對(duì)編碼器接口。

功能安全功能可以通過集成的 Cortex-M4F 以及專用外設(shè)來啟用，這些外設(shè)都可以與 SoC 的其余部分隔離。AM64x 還支持安全啟動(dòng)。

特性
處理器內(nèi)核：

• 1× 雙 64 位 Arm Cortex-A53 微處理器子系統(tǒng)，頻率高達(dá) 1.0GHz
  • 雙核 Cortex-A53 集群，具有 256KB 二級(jí)共享緩存和 SECDED ECC
  • 每個(gè) A53 內(nèi)核具有 32KB L1 DCache 和帶 SECDED ECC 的 32KB L1 ICache 和帶奇偶校驗(yàn)保護(hù)的 32KB L1 ICache
• 高達(dá) 2× 個(gè)雙核 Arm Cortex-R5F MCU 子系統(tǒng)，頻率高達(dá) 800MHz，集成用于實(shí)時(shí)處理
  • 雙核Arm Cortex-R5F支持雙核和單核模式
  • 每個(gè) R5F 內(nèi)核 32KB ICache、32KB DCache 和 64KB TCM，所有存儲(chǔ)器上總共 256KB TCM，帶有 SECDED ECC
• 1× 單核 Arm Cortex-M4F MCU，頻率高達(dá) 400MHz
  • 256KB SRAM，帶 SECDED ECC

工業(yè)子系統(tǒng)：

• 2×千兆工業(yè)通信子系統(tǒng)（PRU_ICSSG）
  • 支持 Profinet IRT、Profinet RT、EtherNet/IP、EtherCAT、時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò) （TSN） 等
  • 向后兼容 10/100Mb PRU_ICSS
  • 每個(gè)PRU_ICSSG包含：
    • 2×以太網(wǎng)端口
      • MII （10/100）
      • RGMII （10/100/1000）
    • 每個(gè)PRU_ICSSG 6 個(gè) PRU RISC 內(nèi)核，每個(gè)內(nèi)核具有：
      • 帶 ECC 的指令 RAM
      • 寬側(cè) RAM
      • 帶可選累加器 （MAC） 的乘法器
      • CRC16/32 硬件加速器
      • 用于大/小端轉(zhuǎn)換的字節(jié)交換
      • 用于 UDP 校驗(yàn)和的 SUM32 硬件加速器
      • 用于搶占支持的任務(wù)管理器
    • 三個(gè)帶 ECC 的數(shù)據(jù) RAM
    • 8 組 30 × 32 位寄存器暫存器存儲(chǔ)器
    • 中斷控制器和任務(wù)管理器
    • 兩個(gè) 64 位工業(yè)以太網(wǎng)外設(shè) （IEP），用于時(shí)間戳和其他時(shí)間同步功能
    • 18× Σ-Δ 濾波器
      • 短路邏輯
      • 過流邏輯
    • 6× 多協(xié)議位置編碼器接口
    • 一個(gè)增強(qiáng)型捕獲模塊 （ECAP）
    • 兼容 16550 的 UART，具有專用的 192MHz 時(shí)鐘，支持 12Mbps PROFIBUS

內(nèi)存子系統(tǒng)：

• 高達(dá) 2MB 的片上 RAM （OCSRAM），帶 SECDED ECC：
  • 可以以 256KB 的增量劃分為較小的存儲(chǔ)庫(kù)，用于多達(dá) 8 個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器組
  • 每個(gè)內(nèi)存組可以分配給單個(gè)內(nèi)核，以方便軟件任務(wù)分區(qū)
• DDR 子系統(tǒng) （DDRSS）
  • 支持 LPDDR4、DDR4 內(nèi)存類型
  • 帶內(nèi)聯(lián) ECC 的 16 位數(shù)據(jù)總線
  • 支持高達(dá) 1600MT/s 的速度
• 1× 通用內(nèi)存控制器 （GPMC）
  • 16位并行總線，時(shí)鐘為133MHz或
  • 具有 100 MHz 時(shí)鐘的 32 位并行總線
  • 錯(cuò)誤定位模塊 （ELM） 支持

片上系統(tǒng) （SoC） 服務(wù)：

• 設(shè)備管理安全控制器 （DMSC-L）
  • 集中式 SoC 系統(tǒng)控制器
  • 管理系統(tǒng)服務(wù)，包括初始啟動(dòng)、安全和時(shí)鐘/重置/電源管理
  • 通過消息管理器與各種處理單元進(jìn)行通信
  • 用于優(yōu)化未使用的外設(shè)的簡(jiǎn)化接口
• 數(shù)據(jù)移動(dòng)子系統(tǒng) （DMSS）
  • 塊拷貝 DMA （BCDMA）
  • 數(shù)據(jù)包 DMA （PKTDMA）
  • 安全代理 （SEC_PROXY）
  • 環(huán)形加速器 （RINGACC）

安全：

• 支持安全啟動(dòng)
  • 硬件強(qiáng)制實(shí)施的信任根 （RoT）
  • 支持通過備份密鑰切換 RoT
  • 支持接管保護(hù)、IP 保護(hù)和防回滾保護(hù)
• 支持可信執(zhí)行環(huán)境 （TEE）
  • 基于 Arm TrustZone 的 TEE
  • 安全看門狗/定時(shí)器/IPC
  • 廣泛的防火墻支持隔離
  • 安全存儲(chǔ)支持
  • 回放保護(hù)內(nèi)存塊 （RPMB） 支持
• 用于密鑰和安全管理的安全協(xié)處理器 （DMSC-L），具有用于安全的專用設(shè)備級(jí)互連
• 支持加密加速
  • 會(huì)話感知加密引擎，能夠根據(jù)傳入數(shù)據(jù)流自動(dòng)切換密鑰材料
    • 支持加密核心
  • AES – 128/192/256 位密鑰大小
  • SHA2 – 224/256/384/512 位密鑰大小
  • DRBG 與真隨機(jī)數(shù)生成器
  • PKA（公鑰加速器）協(xié)助 RSA/ECC 處理以實(shí)現(xiàn)安全啟動(dòng)
• 調(diào)試安全性
  • 安全的軟件控制調(diào)試訪問
  • 安全感知調(diào)試

高速接口：

• 1× 集成以太網(wǎng)交換機(jī)（CPSW3G）支持：
  • 多達(dá) 2 個(gè)以太網(wǎng)端口
    • RMII （10/100）
    • RGMII （10/100/1000）
  • IEEE 1588（2008 年附錄 D、附錄 E、附錄 F）和 802.1AS PTP
  • 第 45 條 MDIO PHY 管理
  • 高能效以太網(wǎng) （802.3az）
• 1× PCI-Express Gen2 控制器 （PCIE）
  • 支持 Gen2作
  • 支持單通道作
• 1× USB 3.1 雙角色設(shè)備 （DRD） 子系統(tǒng) （USBSS）
  • 端口可配置為 USB 主機(jī)、USB 設(shè)備或 USB 雙角色設(shè)備
  • USB 設(shè)備：高速 （480Mbps） 和全速 （12Mbps）
  • USB 主機(jī)：SuperSpeed Gen 1 （5Gbps）、高速 （480Mbps）、全速 （12Mbps） 和低速 （1.5Mbps）

一般連接：

• 6× 集成電路間 （I2C） 端口
• 9×可配置的通用異步接收/發(fā)送（UART）模塊
• 1× 閃存子系統(tǒng) （FSS），可配置為八通道 SPI （OSPI） 閃存接口或一個(gè)四通道 SPI （QSPI）
• 1× 12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）
  • 高達(dá) 4MSPS
  • 8× 多路復(fù)用模擬輸入
• 7× 多通道串行外設(shè)接口 （MCSPI） 控制器
• 6× 快速串行接口接收器 （FSI_RX） 內(nèi)核
• 2× 快速串行接口發(fā)射器 （FSI_TX） 內(nèi)核
• 3× 通用 I/O （GPIO） 模塊

控制接口：

• 9×增強(qiáng)型脈寬調(diào)制器（EPWM）模塊
• 3×增強(qiáng)型捕獲 （ECAP） 模塊
• 3×增強(qiáng)型正交編碼器脈沖（EQEP）模塊
• 2×模塊化控制器局域網(wǎng)（MCAN）模塊，支持或不支持完整的CAN-FD

媒體和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：

• 2× 多媒體卡/安全數(shù)字 （MMC/SD/SDIO） 接口
  • 一個(gè)用于SD/SDIO的4位;
  • 一個(gè)用于 eMMC 的 8 位
  • 集成模擬開關(guān)，用于在 3.3V 至 1.8V 之間切換電壓，用于高速卡

電源管理：

• 簡(jiǎn)化的電源序列
• 集成SDIO LDO，用于處理SD接口的自動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換
• 集成電壓監(jiān)控器，用于對(duì)過欠壓情況進(jìn)行安全監(jiān)控
• 集成電源毛刺檢測(cè)器，用于檢測(cè)快速電源瞬變

功能安全：

• 符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)
  • 專為功能安全應(yīng)用而開發(fā)
  • 可用于幫助 IEC 61508 功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文檔
  • 系統(tǒng)能力高達(dá) SIL 3
  • 硬件完整性高達(dá) SIL 2
  • 安全相關(guān)認(rèn)證
    • TüV SüD 的 IEC 61508 認(rèn)證
• 功能安全特性
  • ECC 或計(jì)算關(guān)鍵存儲(chǔ)器上的奇偶校驗(yàn)
  • 選定內(nèi)部總線互連上的 ECC 和奇偶校驗(yàn)
  • 用于 CPU 和片上 RAM 的內(nèi)置自檢 （BIST）
  • 帶錯(cuò)誤引腳的錯(cuò)誤信號(hào)模塊 （ESM）
  • 運(yùn)行時(shí)安全診斷、電壓、溫度和時(shí)鐘監(jiān)控、窗口看門狗定時(shí)器、用于內(nèi)存完整性檢查的 CRC 引擎
  • 專用 MCU 域存儲(chǔ)器、接口和 M4F 內(nèi)核能夠與具有無干擾 （FFI） 功能的大型 SoC 隔離
    • 獨(dú)立互連
    • 防火墻和超時(shí)墊圈
    • 專用 PLL
    • 專用 I/O 電源
    • 單獨(dú)復(fù)位

SoC 架構(gòu)：

• 支持從 UART、I2C、OSPI/QSPI 閃存、SPI 閃存、并行 NOR 閃存、并行 NAND 閃存、SD、eMMC、USB、PCIe 和以太網(wǎng)接口進(jìn)行主啟動(dòng)
• 16納米FinFET技術(shù)
• 17.2mm × 17.2mm、0.8mm 間距、441引腳BGA封裝

參數(shù)

1. 主要特性

• ?處理器核心?：
  • 1×雙核64位Arm? Cortex?-A53微處理器子系統(tǒng)，最高1.0GHz
  • 2×雙核Arm? Cortex?-R5F MCU子系統(tǒng)，最高800MHz
  • 1×單核Arm? Cortex?-M4F MCU，最高400MHz
• ?工業(yè)通信子系統(tǒng)?：
  • 2×千兆工業(yè)通信子系統(tǒng)(PRU_ICSSG)
  • 支持Profinet IRT/RT、EtherNet/IP、EtherCAT、TSN等協(xié)議
• ?內(nèi)存子系統(tǒng)?：
  • 高達(dá)2MB片上RAM(OCSRAM)
  • 支持LPDDR4/DDR4內(nèi)存，最高1600MT/s
  • 通用內(nèi)存控制器(GPMC)
• ?安全特性?：
  • 安全啟動(dòng)支持
  • 信任執(zhí)行環(huán)境(TEE)
  • 加密加速器(AES/SHA2/DRBG/PKA)

2. 應(yīng)用領(lǐng)域

• 可編程邏輯控制器(PLC)
• 電機(jī)驅(qū)動(dòng)
• 遠(yuǎn)程I/O
• 工業(yè)機(jī)器人
• 狀態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)關(guān)

3. 技術(shù)規(guī)格

• ?制造工藝?：16nm FinFET
• ?封裝?：441引腳BGA，17.2mm×17.2mm
• ?工作溫度?：-40°C至105°C(擴(kuò)展工業(yè)級(jí))
• ?電源管理?：
  • 核心電壓：0.75V/0.85V
  • I/O電壓：1.8V/3.3V
  • DDR接口電壓：1.1V/1.2V

4. 外設(shè)接口

• ?高速接口?：
  • 集成以太網(wǎng)交換機(jī)(CPSW3G)
  • PCIe Gen2控制器
  • USB 3.1雙角色設(shè)備
• ?通用連接?：
  • 6×I2C端口
  • 9×UART模塊
  • 7×SPI控制器
  • 2×MMC/SD接口

5. 功能安全

• IEC 61508 SIL 3系統(tǒng)能力/SIL 2硬件完整性
• 內(nèi)置自檢(BIST)和錯(cuò)誤檢測(cè)模塊
• 電壓/溫度/時(shí)鐘監(jiān)控

6. 開發(fā)支持

• TI提供的Processor SDK Linux
• 實(shí)時(shí)Linux支持
• 工業(yè)通信協(xié)議棧(EtherCAT、PROFINET等)

該文檔詳細(xì)介紹了AM64x系列處理器的架構(gòu)、特性、引腳配置和電氣規(guī)格，適用于工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的開發(fā)設(shè)計(jì)。