AM2612 双核 Arm Cortex-R5F MCU，频率高达 500MHz技术手

AM261x Sitara Arm 微控制器是 Sitara AM26x 实时 MCU 系列的一部分，旨在满足下一代工业和汽车嵌入式产品复杂的实时处理需求。AM261x 器件具有可扩展的 Arm Cortex R5F 性能和广泛的外设，专为广泛的应用而设计，同时提供安全功能和优化的外设以实现实时控制。
*附件：am2612.pdf

主要特点和优势：

• 支持系统级连接的外围设备，如千兆以太网、USB、OSPI/QSPI、CAN、UART、SPI 和 GPIO。
• 由 Hardware Security Manager （HSM） 管理的精细防火墙使开发人员能够实施严格的安全系统设计要求。
• 集群中最多有两个 R5F 内核，每个内核具有 256KB 的共享紧密耦合内存 （TCM） 以及 1.5MB 的共享 SRAM，大大减少了对外部存储器的需求。

特性

• 单核和双 Arm Cortex R5F CPU，每个内核运行频率高达 500 MHz
  • 16KB I-Cache，每个 CPU 内核具有 64 位 ECC
  • 16KB D-cache，每个 CPU 内核具有 32 位 ECC
  • 每个内核 256KB 紧密耦合内存 （TCM），具有 32 位 ECC
  • 支持锁步或双核作
• 三角数学单元 （TMU），用于加速三角函数
  • 多达 2 × TMU，每个 R5F MCU 内核 1 个
• 1.5MB 片上共享 SRAM（3 个存储体× 512KB）。完整 1.5MB OCSRAM 的 ECC 错误保护。
• 256KB 远程低延迟 L2 缓存 （RL2），软件可编程，在所有内核之间共享，由 SRAM 分配
• 1 × EDMA 支持数据移动功能
• 支持从以下接口进行设备引导：
  • UART（主/备份）
  • OSPI NOR 和 NAND 闪存（50MHz SDR 和 25MHz DDR）
  • USB 外围设备启动
• 处理器间通信模块
  • SPINLOCK 模块，用于同步在多个 R5F CPU 和 HSM CPU 上运行的进程
  • 通过 CTRLMMR 寄存器实现的 MAILBOX 功能
• 2 ×八通道串行外设接口 （OSPI），SDR 高达 133 MHz，DDR 高达 1.8V 和 3.3V，可用于
  • 具有完整 XIP （eXecute In Place） 支持的外部闪存
  • RAM 扩展/FOTA
• 1 × 4 位多媒体卡/安全数字 （MMC/SD） 接口
• 通用内存控制器 （GPMC）
  • 16 位并行数据总线，带 22 位地址总线和 4 个片选
  • 高达 4MB 的可寻址内存空间
  • 集成错误定位模块 （ELM） 支持错误检查

一般连接性：

• 6 × 通用异步 RX-TX （UART） 模块
• 4 ×串行外设接口 （SPI） 控制器
• 3 × 个本地互连网络 （LIN） 端口
• 3 个 × 内部集成电路 （I2C） 端口
• 2 × 个支持 CAN-FD 的模块化控制器局域网 （MCAN） 模块
• 1 × 快速串行接口发射器 （FSITX），速率高达 200Mbps
• 1 ×快速串行接口接收器 （FSIRX），速率高达 200Mbps
• 高达 140 ×通用 I/O （GPIO）
• 端口可配置为 USB 主机、USB 设备或 USB 双重角色设备
• USB 2.0 主机模式
  • 高速 （HS， 480Mbps）
  • 全速 （FS， 12Mbps）
  • 低速 （LS， 1.5Mbps）
• USB 2.0 设备模式
  • 高速 （HS， 480Mbps）
  • 全速 （FS， 12Mbps）
• 实时控制子系统 （CONTROLSS）
• 灵活的输入/输出横杆 （XBAR）
• 3 × 12 位模数转换器 （ADC），最大采样率为 3 MSPS
  • 每个 ADC 模块都带有
    • 7× 单端通道 OR
    • 3 × 差分通道
  • 高度可配置的 ADC 数字逻辑
    • 具有可选的内部或外部参考
    • 每个 ADC 模块有 4 个 × 后处理模块
• 9 × 个模拟比较器，带内部 12 位 DAC 基准 （CMPSS-A）
• 1 × 12 位数模转换器 （DAC）
• 10 × 增强型高分辨率脉宽调制 （eHRPWM） 模块
  • 单通道或双通道 PWM 通道
  • 高级 PWM 配置
  • 与 EPWM 相比，增强型 HRPWM 扩展了 PWM 的时间分辨率
• 8 × 个增强型捕获 （ECAP） 模块
• 2 × 个增强型正交编码器脉冲 （EQEP） 模块
• 2 × 个 Σ-Δ 滤波器模块 （SDFM）

工业连接：

• 2× 可编程实时单元 – 工业通讯子系统（2× PRU-ICSS）
  • 每个 ICSS 2× 个 PRU，总共 4 个 PRU 内核
  • 双核可编程实时单元子系统 （PRU0 / PRU1）
    • 确定性硬件
    • 动态固件
  • 每个 PRU 20 通道增强型输入 （eGPI）
  • 每个 PRU 20 通道增强输出 （eGPO）
  • 嵌入式外设和存储器
    • 1 × UART，1 个 ECAP
    • 1 × MDIO，1 个 IEP
    • 1 × 32KB 共享通用 RAM
    • 2 × 8KB 共享数据 RAM
    • 每个 PRU 1 × 12KB IRAM
    • 暂存器 （SPAD）、MAC/CRC
  • 数字编码器和 Σ-Δ 控制回路
  • PRU-ICSS 支持先进的工业协议，包括：
    • EtherCAT、以太网/IP™
    • PROFINET、IO-Link
  • 专用中断控制器 （INTC）
  • Dynamic CONTROLSS XBAR 集成
  • 支持标准以太网 （EMAC） – 最多 2 个外部端口
• 集成以太网交换机 （CPSW3G）
  • 支持 2 个外部端口和 1 个内部端口，可选择 MII/ RMII/ RGMII
  • IEEE 1588（2008 附录 D、附录 E、附录 F），带 802.1AS PTP
  • 第 45 条 MDIO PHY 管理
  • 512 × 基于 ALE 引擎的数据包分类器
  • 优先级流量控制，数据包大小高达 2KB
  • 四个 CPU 硬件中断步调
  • 硬件中的 IP/UDP/TCP 校验和卸载
  • 支持 TSN
• 支持 Auto SHE 1.1/EVITA 的硬件安全模块 （HSM）
• 以 ISO 21434 合规性为目标
• 安全启动 支持
  • 设备接管保护
  • 硬件强制信任根
  • 经过身份验证的引导
  • SW 防回滚保护
• 调试安全性
  • 仅在正确身份验证后保护设备调试
  • 能够禁用设备调试功能
• 设备 ID 和密钥管理
  • 支持 OTP 内存 （FUSEROM）
    • 存储根密钥和其他安全字段
  • 单独的 EFUSE 控制器和 FUSE ROM
  • 唯一设备公共标识符
• 内存保护单元 （MPU）
  • 每个 Cortex-R5F 内核的专用 Arm MPU
  • 系统 MPU - 存在于 SoC 中的各种接口（MPU 或防火墙）
  • 8 至 16 个可编程区域
    • 启用/权限 ID
    • 开始/结束地址
    • 读/写/缓存
    • 安全/不安全
• 加密加速
  • 支持 DMA 的加密内核
  • AES - 128/192/256 位密钥大小
  • SHA2 - 256/384/512 位支持
  • 带有伪随机数和真随机数生成器的 DRBG
• 支持具有功能安全要求的系统设计
  • 错误信号模块 （ESM）
  • 计算关键内存的 ECC 或奇偶校验
  • 内置自检 （BIST） 片上 RAM
  • 运行时内部诊断模块，包括电压、温度和时钟监控、窗口式看门狗定时器、用于内存完整性检查的 CRC 引擎
• 符合功能安全标准 [工业]
  • 专为功能安全应用而开发
  • 提供文档以帮助 IEC 61508 功能安全系统设计
  • 系统能力高达 SIL-3
  • 硬件完整性高达 SIL-3
  • 安全相关认证
    • 计划中的 IEC 61508
• 符合功能安全标准 [汽车]
  • 专为功能安全应用而开发
  • 提供文档以协助 ISO 26262 功能安全系统设计
  • 以 ASIL-D 为目标的系统能力
  • 硬件完整性高达 ASIL-D
  • 安全相关认证
    • ISO 26262 计划
• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用
• 套餐选项
  • 提供多种 NFBGA 封装（参见第 3 节）
  • 提供 0.5 mm、0.65 mm 和 0.8 mm 间距选项

参数

方框图

1. 概述

• ‌设备系列‌：Sitara AM26x
• ‌核心处理器‌：Arm® Cortex®-R5F，可选单核或双核配置
• ‌目标应用‌：工业及汽车嵌入式产品，如安全MCU、伺服驱动器、AC逆变器、数字电源控制等

2. 主要特性

• ‌高性能计算‌：每个R5F CPU核心运行高达500 MHz，配备L1 I/D缓存和ECC保护的Tightly Coupled Memory (TCM)
• ‌实时控制‌：集成实时控制子系统（CONTROLSS），包含ADC、CMPSS、EPWM、ECAP、EQEP等外设
• ‌安全性‌：硬件安全模块（HSM），支持安全启动、设备接管保护、硬件根信任等功能
• ‌连接性‌：集成以太网交换机（CPSW3G）、USB 2.0、UART、SPI、I2C、CAN等接口
• ‌存储‌：1.5MB共享SRAM，256KB远程低延迟L2缓存

3. 功能块图

• 提供了详细的功能块图，展示了处理器核心、内存子系统、外设接口、安全模块等关键组件的连接关系。

4. 封装与引脚

• ‌封装类型‌：提供多种NFBGA封装选项，包括ZCZ（324球）、ZFG（304球）、ZEJ（256球）、ZNC（293球）
• ‌引脚配置‌：详细列出了每个封装的引脚图、引脚属性、信号描述及未使用引脚的连接方式

5. 电气特性

• ‌工作电压‌：支持多种电源域，包括核心电压（VDD SOC）、IO电压（VDDS18、VDDS33等）
• ‌输入/输出电平‌：支持LVCMOS电平标准，详细列出了不同IO的电气特性

6. 时钟与复位

• ‌时钟源‌：支持外部晶振、内部振荡器等时钟源，提供了详细的时钟规格和时钟树信息
• ‌复位机制‌：包括上电复位（PORz）、暖复位（WARMRSTn）、安全错误复位等

7. 外设与接口

• ‌多媒体接口‌：未直接提及，但可通过扩展接口支持
• ‌通信接口‌：集成以太网、USB、UART、SPI、I2C、CAN等通信接口
• ‌存储接口‌：支持OSPI NOR/NAND Flash、MMC/SD卡等存储扩展
• ‌控制接口‌：提供GPIO、PWM、Timer、EQEP等控制接口

8. 电源管理

• ‌电源监控‌：集成电源监控功能，确保系统稳定运行
• ‌低功耗模式‌：支持低功耗模式以延长设备寿命

9. 安全特性

• ‌硬件安全模块‌：集成HSM，支持AES、SHA2等加密算法，提供硬件级的安全保护
• ‌安全启动‌：支持安全启动流程，防止未授权的软件运行
• ‌防火墙‌：通过HSM管理的防火墙功能，增强系统安全性

10. 开发与调试

• ‌调试接口‌：支持JTAG、EMU、TRACE等调试接口
• ‌开发工具‌：提供Code Composer Studio集成开发环境及SysConfig-PinMux工具

11. 环境参数

• ‌工作温度范围‌：提供扩展工业级（-40°C至125°C）和扩展汽车级（-40°C至150°C）选项
• ‌存储温度范围‌：未直接提及，但通常符合工业级或汽车级标准