AM263P2 高达 400 MHz 的双核 Arm®Cortex-R5F® MCU数据手册

AM263Px Sitara™ Arm® 微控制器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。AM263Px MCU 系列由多个引脚对引脚兼容器件组成，具有多达四个 400MHz Arm® Cortex-R5F® 内核。作为选件，Arm® R5F 子系统可以编程为以锁步或双核模式运行，以实现多种功能安全配置。工业通信子系统 （PRU-ICSS） 支持集成的工业以太网通信协议，如 PROFINET®、Ethernet/IP®、EtherCAT®（等）、标准以太网连接，甚至自定义 I/O 接口。该系列专为未来的电机控制和数字电源应用而设计，具有先进的模拟传感和数字驱动模块。
*附件：am263p2.pdf

多个 R5F 内核布置在集群子系统中，具有 256KB 共享紧密耦合内存 （TCM） 和 3MB 共享 SRAM，大大减少了对外部存储器的需求。包括用于片上存储器、外设和互连的广泛 ECC，以增强可靠性。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。AM263Px 器件还提供加密加速和安全启动功能。

TI 为 AM263Px 系列微控制器提供了一整套微控制器软件和开发工具。

特性
处理器内核：

• 单核、双核和四核 Arm Cortex-R5F MCU，每个内核运行频率高达 400MHz
  • 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 CPU 内核的 x256 集成 VIM
  • 256KB 紧密耦合内存 （TCM），每个 CPU 内核集群具有 32 位 ECC
  • 支持 Lockstep 或 Dual-core 的集群
• 三角数学单元 （TMU），用于加速三角函数
  • 最多 4 个，每个 R5F MCU 内核一个

记忆：

• 1 个闪存子系统，采用 OptiFlash 内存技术和 eXecute In Place （XIP） 支持
  • 1 个八通道串行外设接口 （OSPI），高达 133MHz SDR 和 DDR
  • AM263P 闪存封装 （ZCZ_F） 型号包括 8MB OSPI 闪存
• 3MB 片上 RAM （OCSRAM）
  • 6 个库 x 512KB
  • ECC 错误保护
  • 内部 DMA 引擎支持
  • 用于外部存储器的远程 L2 缓存，软件可编程每个 CPU 内核高达 128KB

片上系统 （SoC） 服务和架构：

• 1 个 EDMA 支持数据移动功能
  • 2 个传输控制器 （TPTC）
  • 1 个通道控制器 （TPCC）
• 支持从以下接口进行设备引导：
  • UART（主/备份）
  • QSPI NOR 闪存 （4S/1S）（主）
  • OSPI NOR 闪存（8S 50MHz SDR Mode0、8S 25MHz DDR XSPI）（主）
• 处理器间通信模块
  • SPINLOCK 模块，用于同步在多个内核上运行的进程
  • 通过 CTRLMMR 寄存器实现的 MAILBOX 功能
• 中央平台时间同步 （CPTS） 支持时间同步和比较事件中断路由器
• 定时器模块：
  • 4 个窗口式看门狗定时器 （WWDT）
  • 8 个实时中断 （RTI） 定时器

一般连接性：

• 6 个通用异步 RX-TX （UART）
• 8 个串行外设接口 （SPI） 控制器
• 5 个本地互连网络 （LIN） 端口
• 4 个内部集成电路 （I2C） 端口
• 8 个支持 CAN-FD 的模块化控制器局域网 （MCAN） 模块
• 4 个快速串行接口发射器 （FSITX）
• 4 个快速串行接口接收器 （FSIRX）
• 多达 139 个通用 I/O （GPIO） 引脚

传感和驱动：

• 实时控制子系统 （CONTROLSS）
• 灵活的输入/输出横杆 （XBAR）
• 5 个 12 位模数转换器 （ADC）
  • 高达 4MSPS 的 6 输入 SAR ADC
    • 6 个单端通道 OR
    • 3 个差分通道
  • 高度可配置的 ADC 数字逻辑
    • XBAR 转换触发器开始 （SOC）
    • 用户定义的采样和保持 （S+H）
    • 灵活的后处理块 （PPB）
• 1 个旋转变压器子系统（ZCZ-S 和 ZCZ-F 封装），具有：
  • 2 个旋转变压器到数字转换器 （RDC） 或
  • 2 个 12 位 ADC 也可用于通用
    • 高达 3MSPS 的 4 输入 SAR ADC
      • 4 个单端通道或
      • 2 个差分通道
• 10 个模拟比较器，带 A 型可编程 DAC 基准 （CMPSSA）
• 10x 模拟比较器，带 B 型可编程 DAC 基准 （CMPSSB）
• 1 个 12 位数模转换器 （DAC）
• 32 个脉宽调制 （EPWM） 模块
  • 单通道或双通道 PWM 通道
  • 高级 PWM 配置
  • 扩展的 HRPWM 时间分辨率
• 16 个增强型捕获 （ECAP） 模块
• 3 个增强型正交编码器脉冲 （EQEP） 模块
• 2 个 4 通道 Σ-Δ 滤波器模块 （SDFM）
• 附加信号多路复用交叉开关 （XBAR）

工业连接：

• 可编程实时单元 - 工业通信子系统 （PRU-ICSS）
  • 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 个 UART、1 个 ECAP、1 个 MDIO、1 个 IEP
    • 1 个 32KB 共享通用 RAM
    • 2 个 8KB 共享数据 RAM
    • 每个 PRU 1 个 16KB 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 订购
  • 专用中断控制器 （INTC）
  • Dynamic CONTROLSS XBAR 集成

高速接口：

• 集成的 3 端口千兆以太网交换机 （CPSW），支持多达两个外部端口
  • MII （10/100）、RMII （10/100） 或 RGMII （10/100/1000）
  • IEEE 1588（2008 附录 D、附录 E、附录 F），带 802.1AS PTP
  • 第 45 条 MDIO PHY 管理
  • 512x 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

安全：

• 支持 Auto SHE 1.1/EVITA 的硬件安全模块 （HSM）
  • 基于 Arm Cortex-M4F 的专用安全控制器
  • 隔离和安全的 RAM
  • 外设，如定时器、WWDT、RTC、中断控制器
  • 与安全相关的外设，如 CRC、ESM、PBIST
• 安全启动 支持
  • 设备接管保护
  • 硬件强制信任根 （RoT）
    • 支持两组 RoT 密钥
  • 经过身份验证的引导支持
    • 加密启动支持
  • SW 防回滚保护
• 调试安全性
  • 仅在加密身份验证后进行安全设备调试
  • 支持永久调试/JTAG 禁用
• 设备 ID 和密钥管理
  • 唯一 ID （SoC ID）
  • 支持 OTP 内存 （FUSEROM）
• 广泛的防火墙支持
  • 系统内存保护单元 （MPU） 存在于各种接口上
• 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
  • 具有伪随机数和真随机数生成器 （TRNG） 的确定性随机位生成器 （DRBG）
  • 公钥加速器 （PKA） 协助 RSA/椭圆曲线加密 （ECC） 处理

功能安全：

• 支持具有功能安全要求的系统设计
  • 具有指定 SAFETY_ERRORn 引脚的错误信号模块 （ESM）
  • 计算关键型内存的 ECC 或奇偶校验
  • 4 个双时钟比较器 （DCC）
  • 3 个自检控制器 （STC）
  • 用于 CPU 和片上 RAM 的可编程内置自检 （PBIST） 和故障注入
  • 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

数据存储

• 1 个 4 位多媒体卡/安全数字 （MMC/SD） 接口

最佳电源管理解决方案

• 推荐的 TPS653860-Q1 电源管理 IC （PMIC）
  • 专为满足设备电源要求而设计的配套 PMIC
  • 灵活的映射和工厂编程配置，以支持不同的用例

技术/封装：

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用
• 45nm 技术
• ZCZ 封装
  • 兼容 AM263x （ZCZ-C）
    • 与 AM263x 的引脚对引脚兼容选项
  • AM263Px 旋转变压器 （ZCZ-S）
    • 添加新的 Resolver Subsystem 功能
  • 具有闪存封装功能的 AM263Px 旋转变压器 （ZCZ-F）
    • 包括 1 个内部连接的硅级封装 （SIP） 64Mb ISSI IS25LX064-LWLA3 OSPI 闪存器件;高达 133MHz 的 SDR 和 DDR
  • 324 引脚 NFBGA
  • 15.0 毫米 x 15.0 毫米
  • 0.8mm 间距

参数

方框图

1. 概述

• ‌产品系列‌：AM263Px Sitara™ Arm® 微控制器
• ‌核心选项‌：提供4核、2核和1核多种配置
• ‌应用领域‌：工业连接性，适用于AC逆变器、电池管理系统、电动车充电、可再生能源存储等

2. 功能特点

• ‌椭圆曲线加密（ECC）处理‌：支持高级加密标准
• ‌功能安全‌：包含错误信号模块（ESM），支持功能安全要求，符合ASIL-D/SIL-3标准
• ‌高性能处理器‌：集成Arm Cortex-R5F核心，可选浮点单元（FPU）
• ‌接口丰富‌：包括以太网、CAN、SPI、I2C、UART、ADC等

3. 封装信息

• ‌封装类型‌：nFBGA，324引脚
• ‌封装尺寸‌：15.0mm × 15.0mm

4. 功能框图

• 文档提供了详细的功能框图，展示了处理器核心、内存、外设、接口等模块之间的连接关系。

5. 设备比较

• AM263P2与AM263P4、AM263P1等在同一系列中的其他设备进行了比较，包括处理器速度、ADC通道数、比较器模块数等。

6. 引脚配置与功能

• ‌引脚图‌：提供了ZCZ_C、ZCZ_S、ZCZ_F三种封装的引脚图。
• ‌引脚属性‌：详细列出了每个引脚的信号名称、复用模式、类型、状态等。
• ‌信号描述‌：对ADC、CPSW、EPWM、GPIO、I2C、MCAN、SPI等外设的引脚信号进行了详细描述。

7. 规格参数

• ‌绝对最大额定值‌：包括电源电压、工作温度等。
• ‌推荐工作条件‌：详细列出了供电电压、工作温度范围等。
• ‌操作性能点‌：提供了处理器核心的工作频率范围。
• ‌功耗‌：包括不同工作模式下的功耗总结。
• ‌电气特性‌：包括数字IO的电气特性、ADC特性、比较器特性等。
• ‌热阻特性‌：提供了不同封装类型的热阻参数。

8. 详细描述

• ‌处理器子系统‌：详细描述了Arm Cortex-R5F核心的特性、内存映射、中断向量等。
• ‌外设‌：对ADC、CPSW、EPWM、GPIO、I2C、MCAN、SPI等外设进行了详细描述，包括功能、特性、寄存器映射等。
• ‌电源管理‌：描述了设备的电源管理单元（PMU）、电源域、电源状态等。

9. 应用、实现与布局

• 提供了设备连接和布局的基本原则，包括电源去耦、JTAG和EMU接口、复位引脚、未使用引脚的处理等。

10. 设备与文档支持

• ‌命名约定‌：解释了设备型号的命名规则。
• ‌工具与软件‌：推荐了开发工具、集成开发环境（IDE）和其他软件资源。
• ‌文档支持‌：提供了技术参考手册、用户指南等文档的链接。
• ‌支持资源‌：包括TI E2E支持论坛、贸易标记、静电放电警告等。