AM67系列 具有三重显示、3D 图形、PCIe 3、USB3、用于 HMI 的 4K 视频编解码器数据手册

AM67x 可扩展处理器系列基于进化的 Jacinto™ 7 架构，针对智能视觉相机和通用计算应用，并建立在 TI 在视觉处理器市场领导地位十多年积累的广泛市场知识之上。AM67x 系列专为工厂自动化、楼宇自动化和其他市场中的各种成本敏感型高性能计算应用而构建。

AM67x 以行业领先的功耗/性能比为传统和深度学习算法提供高性能计算技术，并具有高水平的系统集成度，可实现高级视觉相机应用的可扩展性和更低的成本。关键内核包括用于通用计算的最新 Arm 和 GPU 处理器、具有标量和矢量内核的下一代 DSP、专用深度学习和传统算法加速器、集成的下一代成像子系统 （ISP）、视频编解码器和 MCU 内核。所有这些都受到工业级安全硬件加速器的保护。
*附件：am67.pdf

AM67x 包含多达四个具有 64 位架构的 Arm® Cortex-A53® 内核、一个带有图像信号处理器 （ISP） 和多个视觉辅助加速器的视觉处理加速器 （VPAC）、深度学习 （DL）、密集光流 （DOF） 视频和 3D 图形加速器、一个 Cortex-R5F® MCU 岛内核和两个用于设备和运行时管理的 Cortex-R5F® 内核。Cortex-A53 为 Linux 应用程序以及基于视觉计算的传统算法的实现提供了必要的强大计算元素。TI 的第 7 代 ISP 以现有的世界级 ISP 为基础，可灵活处理更广泛的传感器套件，包括 RGB 红外 （RGB-IR）、对更高位深度的支持以及针对分析应用的功能。关键内核包括两个具有标量和矢量内核的“C7x”下一代 DSP、专用的“MMA”深度学习加速器以及一个 2.25MB L2 大型内存，在 125°C 的典型汽车最坏结温下运行时，可在业内最低的功率范围内实现高达 4 TOPS 的性能。

AM67x 集成了高速 IO，包括一个 PCIe Gen-3 （1L） 和 3 端口千兆以太网交换机，具有一个内部端口和两个支持 TSN 的外部端口。此外，AM67x 中还包括广泛的外设集，以实现系统级连接，例如 USB、MMC/SD、四个 CSI2.0 摄像头接口、OSPI、CAN-FD 和 GPMC，用于与外部 ASIC/FPGA 的并行主机接口。AM67x 通过内置 HSM（硬件安全模块）支持安全启动以实现 IP 保护，并为功耗敏感型应用提供高级电源管理支持。

特性

处理器内核：

• 多达四个 64 位 Arm Cortex-A53 微处理器子系统，频率高达 1.4GHz
  • 四核 Cortex-A53 集群，具有 512KB L2 共享缓存和 SECDED ECC
  • 每个 A53 内核都有 32KB L1 DCache 带 SECDED ECC 和 32KB L1 ICache 带奇偶校验保护
• 单核 Arm Cortex-R5F，频率高达 800MHz，作为 MCU 通道的一部分与 FFI 集成
  • 所有存储器均支持 32KB ICache、32KB L1 DCache 和 64KB TCM，带 SECDED ECC
  • 具有 SECDED ECC 的 512KB SRAM
• 单核 Arm Cortex-R5F，频率高达 800MHz，集成以支持设备管理
  • 所有存储器均支持 32KB ICache、32KB L1 DCache 和 64KB TCM，带 SECDED ECC
• 单核 Arm Cortex-R5F，频率高达 800MHz，集成后支持运行时管理
  • 所有存储器均支持 32KB ICache、32KB L1 DCache 和 64KB TCM，带 SECDED ECC
• 两个深度学习加速器（总计高达 4 TOPS），每个加速器具有：
  • C7x 浮点、高达 40 GFLOPS、256 位矢量 DSP，频率高达 1.0GHz
  • 矩阵乘法加速器 （MMA），在 1.0GHz 频率下高达 2 TOPS （8b）
  • 具有 SECDED ECC 的 32KB L1 DCache 和具有奇偶校验保护的 64KB L1 ICache
  • 2.25MB 的 L2 SRAM，带 SECDED ECC
• 深度和运动处理加速器 （DMPAC）
  • 密集光流 （DOF） 加速器
  • 立体视差引擎 （SDE） 加速器
• 带有图像信号处理器 （ISP） 和多个视觉辅助加速器的视觉处理加速器 （VPAC）：
  • 600MP/s 图像处理器
  • 支持 12 位 RGB-IR
  • 支持高达 16 位的输入 RAW 格式
  • 线路支持高达 4096
  • 宽动态范围 （WDR）、镜头畸变校正 （LDC）、视觉成像子系统 （VISS） 和多标量 （MSC） 支持
    • 输出颜色格式 ： 8 位、12 位和 YUV 4：2：2、YUV 4：2：0、RGB、HSV/HSL

多媒体：

• 显示子系统
  • 通过 OLDI/LVDS（1 个 OLDI-DL、1 个或 2 个 OLDI-SL）、DSI 或 DPI 支持三重显示
    • OLDI-SL（单链路）：高达 1920 x 1080,60fps（165 MHz 像素时钟）
    • OLDI-DL（双链路）：高达 3840 x 1080,60fps（150 MHz 像素时钟）
    • MIPI DSI：采用 4 通道 MIPI® D-PHY，以 60fps（300MHz 像素时钟）支持高达 3840 x 1080 的帧率
    • DPI（24 位 RGB 并行接口）：高达 1920 x 1080,60fps（165 MHz 像素时钟）
  • 四个显示管道，支持硬件叠加。每个显示器最多可以使用两个显示管道。
  • 支持安全功能，例如冻结帧检测和数据正确性检查
• 3D 图形处理单元
  • IMG BXS-4-64，带 256KB 缓存
  • 最高 50 GFLOPS
  • 单个着色器核心
  • OpenGL ES3.2 和 Vulkan 1.2 API 支持
• 具有 4 通道 D-PHY 的四摄像头串行接口 （CSI-2） 接收器
  • 符合 MIPI® CSI-2 v1.3 标准 + MIPI® D-PHY 1.2
  • CSI-RX 支持 1、2、3 或 4 数据通道模式，每通道高达 2.5Gbps
• 一个带有 4 通道 D-PHY 的 CSI2.0 发射器（与 MIPI DSI 共享）
  • CSI-TX 支持 1、2 或 4 数据通道模式，每通道高达 2.5Gbps
• 视频编码器/解码器
  • 支持 5.1 级高级的 HEVC （H.265） 主要配置文件
  • 支持 5.2 级 H.264 BaseLine/Main/High 配置文件
  • 支持高达 4K UHD 分辨率 （3840 × 2160）
    • 高达 400MP/s 的运行速度
• Motion JPEG 编码速度为 416MPixels/s，分辨率高达 4K UHD （3840 × 2160）

内存子系统：

• 专用于关键处理内核的片上 RAM
  • 256KB 片上 RAM （OCRAM），带 SECDED ECC
  • 256KB 片上 RAM，在 SMS 子系统中具有 SECDED ECC
  • 512KB 片上 RAM，Cortex-R5F MCU 子系统中具有 SECDED ECC
  • R5F 设备管理器子系统中具有 SECDED ECC 的 64KB 片上 RAM
  • 64KB 片上 RAM，在 R5F 运行时管理器子系统中具有 SECDED ECC
  • 每个 C7x 深度学习加速器中具有 2.25MB 带 SECDED ECC 的 L2 SRAM（总计高达 4.5MB）
• DDR 子系统 （DDRSS）
  • 支持 LPDDR4 内存类型
  • 带内联 ECC 的 32 位数据总线
  • 支持高达 4000MT/s 的速度
  • 最大 LPDDR4 大小为 8GB

功能安全：

• 以符合功能安全为目标（在选定的零件编号上）
  • 专为功能安全应用而开发
  • 将提供文档以帮助 IEC 61508 功能安全系统设计
  • 系统能力高达 SIL 3
  • 硬件完整性最高可达 SIL 2
  • 安全相关认证
    • 计划中的 IEC 61508

安全：

• 支持安全启动
  • 硬件强制信任根 （RoT）
  • 支持通过备份密钥切换 RoT
  • 支持接管保护、IP 保护和防回滚保护
• 支持可信执行环境 （TEE）
  • 基于 Arm TrustZone 的 TEE
  • 广泛的防火墙隔离支持
  • 安全看门狗/定时器/IPC
  • 安全存储支持
  • 重放保护内存块 （RPMB） 支持
• 具有用户可编程HSM核心的专用安全控制器和专用安全DMA和IPC子系统，用于隔离处理
• 支持的加密加速
  • 会话感知加密引擎，能够根据传入数据流自动切换密钥材料
• 支持加密内核
  • AES – 128 位/192 位/256 位密钥大小
  • SHA2 – 224 位/256 位/384 位/512 位密钥大小
  • 带真随机数生成器的 DRBG
  • PKA（公钥加速器）协助 RSA/ECC 处理以实现安全启动
• 调试安全性
  • 安全的软件控制调试访问
  • 安全感知调试

高速接口：

• PCI-Express Gen3 单通道控制器 （PCIE）
  • 第 1 代 （2.5GT/s）、第 2 代 （5.0GT/s） 和第 3 代 （8.0GT/s）作，具有自动协商功能
• 集成以太网交换机支持（共 2 个外部端口）
  • RMII（10/100） 或 RGMII （10/100/1000） 或 SGMII （1Gbps）
  • IEEE1588（附录 D、附录 E、附录 F，带 802.1AS PTP）
  • 第 45 条 MDIO PHY 管理
  • 基于 ALE 引擎的数据包分类器，具有 512 个分类器
  • 基于优先级的流控制
  • 时间敏感网络 （TSN） 支持
  • 四个 CPU 硬件中断起搏
  • 硬件中的 IP/UDP/TCP 校验和卸载
• USB3.1-Gen1 端口
  • 一个增强型 SuperSpeed Gen1 端口
  • 端口可配置为 USB 主机、USB 外围设备或 USB 双重角色设备
  • 集成 USB VBUS 检测
• USB2.0 端口
  • 端口可配置为 USB 主机、USB 外围设备或 USB 双角色设备（DRD 模式）
  • 集成 USB VBUS 检测

通用连接和汽车接口：

• 9 个通用异步接收器-发射器 （UART）
• 5 个串行外设接口 （SPI） 控制器
• 7 个内部集成电路 （I2C） 端口
• 5 个多通道音频串行端口 （McASP）
• 通用 I/O （GPIO），所有 LVCMOS I/O 均可配置为 GPIO
• 4 个支持 CAN-FD 的控制器局域网 （CAN） 模块

媒体和数据存储：

• 3 个安全数字 （SD） （4b+4b+8b） 接口
  • 1 个 8 位 eMMC 接口，速度高达 HS400
  • 2 个 4 位 SD/SDIO 接口，最高可达 UHS-I
  • 符合 eMMC 5.1、SD 3.0 和 SDIO 3.0 版
• 1× 高达 133MHz 的通用内存控制器 （GPMC）
• 支持 DDR/SDR 的 OSPI/QSPI
  • 支持串行 NAND 和串行 NOR 闪存
  • 4GB 内存地址支持
  • XIP 模式，可选动态加密

技术/封装：

• 16nm FinFET 技术
• 18 mm x 18 mm，间距为 0.65 mm，带 VCA （AMW）

配套电源管理解决方案：

• 符合功能安全标准，最高支持 ASIL-B 或 SIL-2
• TPS6522x PMIC
• TPS6287x 可堆叠、快速瞬态降压转换器

参数

方框图

1. 概述

• ‌设备名称‌：AM67
• ‌制造商‌：Texas Instruments
• ‌应用领域‌：高性能计算、工业控制、网络通信、多媒体处理等

2. 核心特性

• ‌多核处理器‌：集成多个Arm Cortex-A53和Cortex-R5F处理器核心。
• ‌高性能视频编解码‌：支持HEVC (H.265) 和 H.264 视频编码/解码，最高可达4K UHD分辨率。
• ‌高速接口‌：包括CSI2.0、DSI、PCIe、Ethernet、USB等。
• ‌大容量存储‌：支持LPDDR4内存和多种闪存技术。

3. 功能块图

• 详细的功能块图展示了处理器子系统、多媒体子系统、连接性、通用IO、安全子系统等多个模块。

4. 封装与引脚

• ‌封装类型‌：未具体说明，但提供了详细的引脚图和引脚属性。
• ‌引脚功能‌：包括电源、复位、时钟、通信、控制等多种功能引脚。

5. 电气特性

• ‌工作电压‌：支持多种工作电压域，包括核心电压、IO电压等。
• ‌输入/输出电平‌：支持LVCMOS电平标准。
• ‌最大电流‌：定义了不同引脚的最大驱动电流。

6. 时钟与复位

• ‌时钟源‌：支持外部晶振、内部振荡器等时钟源。
• ‌时钟管理‌：提供了详细的时钟树和时钟分频、倍频信息。
• ‌复位机制‌：包括系统复位、上电复位、外部复位等。

7. 外设与接口

• ‌多媒体接口‌：包括CSI2.0、DSI等，支持高清视频输入/输出。
• ‌通信接口‌：PCIe、Ethernet、USB、UART、SPI、I2C等，支持多种通信协议。
• ‌存储接口‌：支持LPDDR4内存和多种闪存技术。
• ‌控制接口‌：GPIO、PWM、Timer、EQEP等，用于控制外部设备和测量。

8. 电源管理

• ‌电源域‌：定义了多个电源域，以优化功耗管理。
• ‌电源监控‌：提供电源监控功能，确保系统稳定运行。
• ‌低功耗模式‌：支持多种低功耗模式，以延长电池寿命。

9. 安全特性

• ‌硬件安全模块‌：包括HSM、TRNG、AES等，提供硬件级的安全保护。
• ‌安全启动‌：支持安全启动功能，防止恶意软件注入。
• ‌防火墙‌：集成防火墙功能，保护系统免受外部攻击。

10. 开发与调试

• ‌调试接口‌：提供JTAG/SWD调试接口，方便开发和调试。
• ‌开发工具‌：支持TI提供的软件开发工具和集成开发环境。

11. 环境参数

• ‌工作温度范围‌：定义了设备的工作温度范围。
• ‌存储温度范围‌：定义了设备的存储温度范围。