TDA4VEN-Q1 具有 AI、图形和显示屏功能的汽车 ADAS SoC，适用于入门级性能泊车辅助应用技术手册

TDA4VEN/TDA4AEN（又名 TDA4-Entry）处理器系列是 Jacinto™ 7 汽车级异构 Arm® 处理器系列的扩展，面向高级驾驶辅助系统 （ADAS） 应用。TDA4VEN/TDA4AEN 具有嵌入式深度学习 （DL）、视频、视觉处理和 3D 图形加速、显示界面以及广泛的汽车外设和网络选项，专为一系列对成本和功耗敏感的汽车应用而构建，例如 NCAP 前置摄像头或入门级泊车辅助系统。成本优化的 TDA4VEN/TDA4AEN 以行业领先的功率/性能比为传统和深度学习算法提供优化的性能计算，并具有高水平的系统集成度，从而为在独立电子控制单元 （ECU） 中支持多种传感器模式的先进汽车平台提供可扩展性并降低成本。
*附件：tda4ven-q1.pdf

TDA4VEN/TDA4AEN 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。主要内核包括 TI 的密集光流 （DOF） 加速器以及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 的典型汽车最坏情况结温下运行时，可在业内最低的功率范围内实现高达 4 TOPS 的性能。

TDA4VEN/TDA4AEN 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，TDA4VEN/TDA4AEN 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。TDA4VEN/TDA4AEN 支持通过内置的 HSM（硬件安全模块）进行安全启动以实现 IP 保护，并为功耗敏感型应用程序提供高级电源管理支持。集成的诊断和安全功能支持 SoC 级别（ASIL-D 系统级别）高达 ASIL-B 的作。

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）：
  • 600 MP/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 提供三重显示支持
    • 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 （TDA4VEN）
  • 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
  • CSI-TX 支持 1、2 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）
• 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 400MPixels/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
  • 64KB 片上 RAM，在 R5F 设备管理器子系统中具有 SECDED ECC
  • 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 4000 MT/s 的速度
  • 最大 LPDDR4 大小为 8GB

功能安全：

• 符合功能安全标准，适用于汽车（部分零件编号）
  • 专为功能安全应用而开发
  • 将提供文档以帮助 ISO 26262 功能安全系统设计
  • 系统能力高达 ASIL D
  • 硬件完整性高达 ASIL B 目标
  • 安全相关认证
    • ISO 26262 计划
• 符合 AEC - Q100 标准

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 都可以配置为 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，594 引脚 FCBGA （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

• ‌产品系列‌：TDA4VEN/TDA4AEN 属于 Jacinto™7 汽车级异构 Arm® 处理器家族。
• ‌核心架构‌：包含多达四个 Arm Cortex-A53 核心，以及多种加速器和外设。
• ‌应用场景‌：针对成本敏感和功耗敏感的汽车应用，如 NCAP 前置摄像头或入门级停车辅助系统。

2. 主要特性

2.1 处理器与加速器

• ‌Cortex-A53 核心‌：多达四个，提供强大的计算能力。
• ‌视觉处理加速器‌：包括 ISP 和多种视觉辅助加速器。
• ‌深度学习加速器‌：专用 DL 加速器，结合大容量 L2 内存，提供高达 4 TOPS 的性能。
• ‌其他加速器‌：包括密集光流（DOF）视频加速器和 3D 图形加速器。

2.2 外设与网络

• ‌高速 IO‌：PCIe Gen-3、3 端口千兆以太网交换机（支持 TSN）、USB、MMC/SD 等。
• ‌摄像头接口‌：四个 CSI2.0 摄像头接口。
• ‌其他外设‌：包括 CAN-FD、OSPI、UART、I2C、SPI 等。

2.3 安全特性

• ‌网络安全引擎‌：支持安全启动、安全固件更新、IP 保护等功能。
• ‌硬件加速‌：为多种 AES 对称密码模式提供硬件加速，以及 TRNG 熵源。
• ‌安全架构认证‌：Arm® PSA Level 1 认证。

3. 性能与功耗

• ‌高性能计算‌：针对传统和深度学习算法提供优化的性能计算。
• ‌低功耗设计‌：通过高度系统集成实现低功耗。

4. 封装与尺寸

• ‌封装类型‌：FCBGA 封装，尺寸为 18mm x 18mm。
• ‌环境标准‌：符合 AEC-Q100 汽车级标准。

5. 开发与支持

• ‌开发工具‌：支持 Code Composer Studio™ 集成开发环境。
• ‌软件工具‌：提供 MSPM0 Software Development Kit (SDK)，包含软件驱动程序、中间件库等。
• ‌支持资源‌：包括 TI E2E™ 支持论坛、文档和代码示例。

6. 应用与实施

• ‌典型应用‌：文档中提供了典型应用电路和布局指导。
• ‌时钟与电源管理‌：详细的时钟规格和电源管理指南，确保稳定可靠的运行。

TDA4VEN/TDA4AEN 是一款针对汽车应用的高度集成异构处理器，结合了强大的计算能力、丰富的外设集、先进的安全特性和低功耗设计，适用于成本敏感和功耗敏感的汽车电子控制系统。