TMS570LC4357-SEP 基于 Arm® Cortex-R® 内核的航天增强型产品 Hercules™ 微控制器数据手册

TMS570LC4357-SEP 器件是 Hercules TMS570 系列高性能汽车级基于 Arm® Cortex-R® 的 MCU 的一部分。全面的文档、工具和软件可用于协助开发 ISO 26262 和 IEC 61508 功能安全应用程序。立即开始使用 Hercules TMS570LC43x LaunchPad 开发套件进行评估。TMS570LC4357-SEP 器件具有片上诊断功能，包括：双 CPU 锁步、用于 CPU 的内置自检 （BIST） 逻辑、N2HET 协处理器和片上 SRAM;L1 高速缓存、L2 闪存和 SRAM 存储器上的 ECC 保护。该器件还支持外设存储器上的 ECC 或奇偶校验保护，以及外设 I/O 上的环回功能。
*附件：tms570lc4357-sep.pdf

TMS570LC4357-SEP 器件集成了两个 ARM Cortex-R5F 浮点 CPU，以锁步方式运行，可提供 1.66DMIPS/MHz 的高效频率，并可在高达 300MHz 的范围内运行，提供高达 498DMIPS。该设备支持 big-endian [BE32] 格式。

TMS570LC4357-SEP 器件具有 4MB 集成闪存和 512KB 数据 RAM，具有单位纠错和双位错误检测功能。该器件上的闪存是一种非易失性、电可擦除和可编程存储器，采用 64 位宽的数据总线接口实现。闪存在 3.3V 电源输入 （与 I/O 电源相同） 下工作，用于所有读取、编程和擦除作。SRAM 支持字节、半字和字模式下的读写访问。

TMS570LC4357-SEP 器件具有用于实时控制应用的外设，包括两个下一代高端定时器 （N2HET） 时序协处理器，总共有多达 64 个 I/O 端子。

N2HET 是一款先进的智能定时器，可为实时应用提供复杂的定时功能。该定时器由软件控制，具有专用的定时器微机和附加的 I/O 端口。N2HET 可用于脉宽调制输出、捕获或比较输入或 GPIO。N2HET 专为需要多个传感器信息或驱动具有复杂而准确时间脉冲的执行器的应用而设计。高端定时器传输单元 （HTU） 可以执行 DMA 类型的事务，将 N2HET 数据传输到主内存或从主内存传输 N2HET 数据。HTU 中内置了内存保护单元 （MPU）。

增强型脉宽调制器 （ePWM） 模块可以生成复杂的脉宽波形，同时将 CPU 开销或干预降至最低。ePWM 易于使用，并支持高侧和低侧 PWM 和死区生成。ePWM 具有集成的跳闸区保护和与片上 MibADC 的同步功能，是数字电机控制应用的绝佳选择。

增强型捕获 （eCAP） 模块在需要精确定时捕获外部事件的系统中至关重要。eCAP 还可用于监控 ePWM 输出，或在捕获应用不需要时用于简单的 PWM 生成。

增强型正交编码器脉冲 （eQEP） 模块直接与线性或旋转增量编码器连接，以从高性能运动和位置控制系统中使用的旋转机器获取位置、方向和速度信息。

该器件具有两个 12 位分辨率 MibADC，总共 41 个通道和 64 字的奇偶校验保护缓冲器 RAM。MibADC 通道可以单独转换，也可以按组转换以实现特殊的转换序列。两个 MibADC 之间共享 16 个通道。每个 MibADC 都支持三个单独的分组。每个序列在触发时都可以转换一次，或配置为连续转换模式。MibADC 具有 10 位模式，可在需要与旧器件兼容或需要更快的转换时间时使用。MibADC1 中的一个通道和 MibADC2 中的两个通道可用于转换来自三个片上温度传感器的温度测量值。

该器件具有多个通信接口：5 个 MibSPI;4 个 UART （SCI） 接口，其中 2 个支持 LIN;四个 CAN;两个 I2C 模块;1 个以太网控制器;以及一个 FlexRay 控制器。SPI 为类似的移位寄存器类型器件之间的高速通信提供了一种方便的串行交互方法。LIN 支持本地互连标准 （LIN 2.1），并可以使用标准不归零 （NRZ） 格式在全双工模式下用作 UART。DCAN 支持 CAN 2.0B 协议标准，并使用串行多主站通信协议，以高达 1 Mbps 的稳健通信速率有效支持分布式实时控制。DCAN 非常适合在嘈杂和恶劣环境中运行的应用（例如，汽车和工业领域），这些应用需要可靠的串行通信或多路复用布线。FlexRay 控制器使用双通道串行、固定时基多主站通信协议，每通道的通信速率为 10 Mbps。FlexRay 传输单元 （FTU） 支持在主 CPU 内存之间自主传输 FlexRay 数据。HTU 传输由专用的内置 MPU 保护。以太网模块支持 MII、RMII 和管理数据 I/O （MDIO） 接口。I2C 模块是一个多主站通信模块，通过 I2C 串行总线在微控制器和 I2C 兼容器件之间提供接口。I2C 模块支持 100 和 400 kbps 的速度。

调频锁相环 （FMPLL） 时钟模块将外部频率参考乘以更高的频率，供内部使用。Global Clock Module （GCM） 管理可用 clock sources 和内部器件 clock domains之间的映射。

该器件还具有两个外部时钟预分频器 （ECP） 模块。启用后， ECPs 在 ECLK1 和 ECLK2 焊球上输出连续的外部时钟。ECLK 频率是外设接口时钟 （VCLK） 频率的用户可编程比率。该低频输出可以作为设备工作频率的指示器进行外部监控。

直接内存访问 （DMA） 控制器具有 32 个通道、48 个外设请求和控制器内存上的 ECC 保护。DMA 中内置了一个 MPU 来保护内存免受错误传输的影响。

错误信号模块 （ESM） 监控片上器件错误，并确定在检测到故障时是否触发中断或外部错误引脚/球 （nERROR）。nERROR 信号可以作为微控制器故障条件的指示器进行外部监控。

外部存储器接口 （EMIF） 为异步和同步存储器或其他从器件提供存储器扩展。

包括参数覆盖模块 （POM） 以增强应用程序代码的调试功能。POM 可以将 flash 访问重新路由到内部 RAM 或 EMIF，从而避免了在 flash 中更新参数所需的重新编程步骤。此功能在实时系统校准周期中特别有用。

实现了多个接口以增强应用程序代码的调试功能。除了内置的 Arm® Cortex-R5F® CoreSight 调试功能外，嵌入式交叉触发器 （ECT） 还支持 SoC 中多个触发事件的交互和同步。外部跟踪宏单元 （ETM） 提供程序执行的指令和数据跟踪。出于检测目的，实现了 RAM 跟踪端口 （RTP） 模块，以支持 CPU 或任何其他主设备对 RAM 和外设访问的高速跟踪。数据修改模块 （DMM） 能够将外部数据写入器件存储器。RTP 和 DMM 对应用程序代码的程序执行时间没有影响或影响很小。

TMS570LC4357-SEP 器件具有集成的安全功能以及多种通信和控制外设，专为具有安全关键要求的高性能实时控制应用而设计。

特性

• VID - V62/18621
• 抗辐射
  • 单粒子闩锁效应 （SEL） 在 125°C 时不受 43MeV-cm2/mg 的影响
  • 总电离剂量 （TID） RLAT，适用于高达 30krad （Si） 的每片晶圆
• 太空增强塑料
  • 受控基线
  • 金金丝
  • 一个装配/测试站点
  • 一个制造工地
  • 提供扩展 （–55°C 至 125°C） 温度范围
  • 延长产品生命周期
  • 延长产品变更通知
  • 产品可追溯性
  • 增强的模塑料，实现低释气
• 高性能汽车级微控制器，适用于安全关键应用
  • 具有 ECC 保护高速缓存的双核锁步 CPU
  • 闪存和 RAM 接口上的 ECC
  • 用于 CPU、高端定时器和片上 RAM 的内置自检 （BIST）
  • 带错误引脚的错误信号模块 （ESM）
  • 电压和时钟监控
• Arm Cortex-R5F 32 位 RISC CPU
  • 1.66 DMIPS/MHz，带 8 级流水线
  • 具有单精度和双精度的 FPU
  • 16 区域内存保护单元 （MPU）
  • 32KB 指令和 32KB 数据缓存，带 ECC
  • 具有第三方支持的开放式架构
• 工作条件
  • 高达 300MHz 的 CPU 时钟
  • 内核电源电压 （VCC）：1.14 至 1.32V
  • I/O 电源电压 （VCCIO）：3.0 至 3.6V
• 集成内存
  • 4MB 程序闪存，带 ECC
  • 带 ECC 的 512KB RAM
  • 128KB 数据闪存，用于带 ECC 的仿真 EEPROM
• 16 位外部存储器接口 （EMIF）
• Hercules™ 通用平台架构
  • 跨系列的一致内存映射
  • 实时中断 （RTI） 定时器 （OS Timer）
  • 两个 128 通道矢量中断模块 （VIM），矢量表上具有 ECC 保护
    • VIM1 和 VIM2 处于安全锁步模式
  • 两个 2 通道循环冗余校验器 （CRC） 模块
• 直接内存访问 （DMA） 控制器
  • 32 个通道和 48 个外设请求
  • 控制数据包 RAM 的 ECC 保护
  • 由专用 MPU 保护的 DMA 访问
• 带内置滑移检测器的调频锁相环 （FMPLL）
• 独立的非调制 PLL
• IEEE 1149.1 JTAG、边界扫描和 Arm CoreSight™ 组件
• 高级 JTAG 安全模块 （AJSM）
• 跟踪和校准功能
  • ETM™、RTP、DMM、POM
• 多种通信接口
  • 10/100Mbps 以太网 MAC （EMAC）
    • 符合 IEEE 802.3 标准（仅限 3.3V I/O）
    • 支持 MII、RMII 和 MDIO
  • 具有 2 个通道的 FlexRay 控制器
    • 具有 ECC 保护的 8KB 消息 RAM
    • 专用 FlexRay 传输单元 （FTU）
  • 四个 CAN 控制器 （DCAN） 模块
    • 64 个邮箱，每个邮箱都有 ECC 保护
    • 符合 CAN 协议版本 2.0B
  • 两个内部集成电路 （I2C） 模块
  • 5 个多缓冲串行外设接口 （MibSPI） 模块
    • MibSPI1：256 个字，带 ECC 保护
    • 其他 MibSPI：128 字，带 ECC 保护
  • 四个 UART （SCI） 接口，其中两个支持本地互连网络 （LIN 2.1） 接口
• 两个下一代高端定时器 （N2HET） 模块
  • 每个通道 32 个可编程通道
  • 带奇偶校验的 256 字指令 RAM
  • 每个 N2HET 的硬件角度生成器
  • 每个 N2HET 的专用高端定时器传输单元 （HTU）
• 两个 12 位多缓冲模数转换器 （MibADC） 模块
  • MibADC1：32 个通道加上控制，可实现多达 1024 个片外通道
  • MibADC2：25 个通道
  • 16 个共享频道
  • 64 个结果缓冲区，每个结果缓冲区都有奇偶校验保护
• 增强型时序外设
  • 7 个增强型脉宽调制器 （ePWM） 模块
  • 6 个增强型捕获 （eCAP） 模块
  • 2 个增强型正交编码器脉冲 （eQEP） 模块
• 三个片上温度传感器
• 多达 145 个引脚可用于通用 I/O （GPIO）
• 16 个具有外部中断功能的专用 GPIO 引脚
• 包
  • 337 球栅格阵列 （GWT） [绿色]

参数

方框图

1. 主要特性

• ‌高性能CPU‌：集成两个ARM Cortex®-R5F浮点CPU，每个CPU提供高效的1.66DMIPS/MHz性能，支持最大300MHz时钟频率，达到498DMIPS的峰值性能。
• ‌安全特性‌：支持ECC（错误纠正码）保护L1缓存、L2闪存和SRAM内存，以及对外设内存的ECC或奇偶校验保护。
• ‌实时控制外设‌：包含两个高级定时器（N2HET）模块，提供多达64个I/O终端，支持复杂的定时功能。
• ‌广泛的外设接口‌：包括FlexRay、CAN、LIN、SCI、I2C、SPI、Ethernet等，满足多种通信和控制需求。
• ‌空间应用支持‌：针对低地球轨道空间应用设计，支持空间制动系统、电动助力转向系统等。

2. 应用领域

• 适用于汽车电子、航空航天、轨道交通、工业机器人等需要高可靠性和实时控制的应用领域。

3. 功能框图

• 功能框图展示了TMS570LC4357-SEP的主要模块和接口，包括CPU、N2HET、FlexRay、CAN、LIN、SCI、I2C、SPI、Ethernet等。

4. 引脚配置与功能

• 提供了详细的引脚配置信息，包括引脚信号类型、默认上拉/下拉状态、输出缓冲驱动强度等。
• 支持引脚复用功能，通过IOMM（IO多路复用模块）控制。

5. 规格参数

• ‌绝对最大额定值‌：规定了电源电压、电流、温度等参数的最大值。
• ‌推荐工作条件‌：列出了正常工作所需的电源电压、温度等条件。
• ‌电气特性‌：包括输入/输出电平、输入迟滞、输出驱动能力等参数。
• ‌热特性‌：提供了热阻等热特性参数。
• ‌时序特性‌：详细说明了各种外设的时序要求。

6. 系统信息与电气规格

• 描述了设备电源域、电压监控特性、时钟管理、复位机制等。
• 提供了详细的时钟域描述、时钟源选择、时钟测试模式等信息。

7. 外设与电气规格

• 对每个外设模块（如ePWM、eCAP、eQEP、ADC、GPIO、N2HET、FlexRay、CAN等）进行了详细描述，包括功能特性、电气特性、时序特性等。

8. 应用、实现与布局

• 提供了TI设计或参考设计信息，帮助用户快速启动项目。
• 给出了时钟路由、电源供应监控、高速差分信号路由等布局指导。

9. 设备与文档支持

• 提供了设备命名规则、开发工具与软件、文档支持、支持资源等信息。
• 强调了静电放电（ESD）防护措施。