德州仪器AM68x Jacinto 8处理器技术解析

科技观察员 2025-08-27 658

描述

Texas Instruments AM68x 64位Jacinto™ 8 TOPS Vision SoC处理器是一款基于Eval Jacinto 7架构的可扩展处理器。该系列面向智能视觉摄像机应用，基于TI在视觉处理器市场领先十多年丰富的专业知识。AM68x系列适用于工厂自动化、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。

数据手册：*附件：Texas Instruments AM68x 64 位 Jacinto 8 TOPS 视觉SoC处理器数据手册.pdf

AM68以业界卓越的功耗/性能比为传统和深度学习算法提供高性能计算技术，并且系统集成度高，可为高级视觉摄像头应用实现可扩展性和更低的成本。关键内核包括用于常规计算的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)、视频编解码器和隔离式MCU岛。所有都由工业级安全与安防硬件加速器提供保护。

特性

处理器内核
- 高达双64位Arm Cortex-A72微处理器子系统，性能高达2GHz
  - 每个双核Cortex-A72集群具有1MB L2共享缓存
  - 每个Cortex-A72内核具有32KB L1数据缓存和48KB L1指令缓存
- 深度学习加速器
  - 每秒运算高达8万亿次 (TOPS)
- 具有图像信号处理器 (ISP) 和多个视觉辅助加速器的视觉处理加速器 (VPAC)
- 双核Arm Cortex-R5F MCU，频率高达1.0GHz，通常采用带FFI的计算分区
  - 16KB L1数据缓存、16KB L1指令缓存和64KB L2 TCM
- 双核Arm Cortex-R5F MCU，频率高达1.0GHz，支持器件管理
  - 32K L1数据缓存、32K指令缓存和64K L2 TCM，所有存储器上均设有SECDED ECC
- 具有图像信号处理器 (ISP) 和多个视觉辅助加速器的视觉处理加速器 (VPAC)
  - 480MP/s ISP
  - 支持高达16位输入RAW格式
  - 宽动态范围 (WDR)、镜头失真校正 (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
- 支持显示子系统
  - 多达4个显示屏
  - 多达两个DSI 4L TX（高达2.5K）
  - 一个eDP 4L
  - 一个DPI 24位RGB并行接口
  - OLDI/LVDS（4通道 - 2x）和24位RGB并行接口
  - 冻结帧检测和MISR数据检查等安全特性
- 3D图形处理装置
  - IMG BSX-64-4，高达800MHz
  - 50GFLOPS，4 GTexels/s
  - 500MTexels/s，> 8GFLOPs
  - 支持至少两个成分层
  - 支持高达2048x1080 @60fps
  - 支持ARGB32、RGB565和YUV格式
  - 2D图形功能
- OpenGL ES 3.1、Vulkan 1.2
两个CSI2.0 4L相机串行接口 (CSI-Rx) 加CSI2- 4L Tx (CSI-Tx)，带DPHY
- 兼容MIPI CSI 1.3 + MIPI-DPHY 1.2
- 支持1、2、3或4种数据通道模式，速率高达1.5Gbps
- 通过RAM上的CRC校验+ECC进行ECC验证/校正
- 虚拟通道支持（最多16个）
- 能够通过DMA将数据直接写入DDR
视频编码器/解码器
- 支持HEVC (H.265) 主要配置文件（5.1级高阶）
- 支持H.264基线/主要/高配置文件（5.2级）
- 支持高达4K UHD分辨率 (3840 × 2160)
- 4K60 H.264/H.265编码/解码（高达480MP/s）
存储器子系统
- 高达4MB的片上L3随机存取存储器，具有ECC和一致性功能
  - ECC错误保护
  - 共享一致缓存
  - 支持内部DMA引擎
- 多达两个外部存储器接口 (EMIF) 模块（带ECC）
  - 支持 LPDDR4 存储器类型
  - 支持数据速率高达4266MT/s
  - 多达两个32位数据总线，内嵌ECC高达17GB/s（每EMIF）
- 通用存储器控制器 (GPMC)
- MAIN域中多达两个512KB片上SRAM，受ECC保护
设备安全
- 安全运行时间支持的安全启动
- 客户可编程根密钥，高达RSA-4K或ECC-512
- 嵌入式硬件安全模块
- 加密硬件加速器——带ECC、AES、SHA、RNG、DES和3DES的PKA
高速串行接口
- 一个PCI-Express (PCIe) Gen3控制器
  - 每个控制器多达四个通道
  - Gen1 (2.5GT/s)、Gen2 (5.0GT/s) 和Gen3 (8.0GT/s) 运行，具有自动协商功能
- 一个USB 3.0双功能设备 (DRD) 子系统
  - 增强型SuperSpeed Gen1端口
  - 支持Type-C开关
  - 可独立配置为USB主机、USB外设或USB DRD
- 两个CSI2.0 4L RX加两个CSI2.04L TX
- 两个以太网RMII/RGMII接口
闪存接口
- 嵌入式MultiMediaCard接口 (eMMC™ 5.1)
- 一个安全数字3.0/安全数字输入输出3.0接口 (SD3.0/SDIO3.0)
- 两个同步闪存接口配置为
  - 一个OSPI或HyperBus™或QSPI、和
  - 一个QSPI
技术/封装
- 16nm FinFET技术
- 23mm x 23mm、0.8mm脚距、770引脚FCBGA (ALZ)

功能框图

Jacinto

德州仪器AM68x Jacinto 8处理器技术解析

一、处理器概述

德州仪器(TI)的AM68x系列是基于Jacinto™ 7架构的64位视觉SoC处理器，专为智能视觉相机和通用计算应用设计。该系列处理器在2023年2月发布，并于2024年12月修订，采用16nm FinFET工艺制造，封装为23mm×23mm的770引脚FCBGA(ALZ)。

AM68x处理器提供高达8 TOPS(万亿次运算每秒)的深度学习加速性能，主要面向工厂自动化、楼宇自动化等成本敏感的高性能计算应用市场。该处理器在功耗与性能比方面处于行业领先地位，具有高度的系统集成度，能够显著降低高级视觉相机应用的系统成本。

二、关键特性

1. 处理器核心

‌双核Arm® Cortex®-A72‌：主频高达2GHz，每核配备32KB L1 D-Cache和48KB L1 I-Cache，每双核集群共享1MB L2缓存
‌Arm® Cortex®-R5F MCU‌：包含通用计算分区(双核)和设备管理(双核)两种配置
‌深度神经网络加速器‌：最高8 TOPS性能
‌ 视觉处理加速器(VPAC) ‌：集成图像信号处理器(ISP)和多种视觉辅助加速器

2. 多媒体处理能力

‌显示子系统‌：支持多达4个显示输出，包括2个DSI 4L TX、1个eDP 4L和1个DPI 24位RGB并行接口
‌3D图形处理单元‌：IMG BXS-4-64 GPU，主频800MHz，支持OpenGL ES 3.1和Vulkan 1.2
‌视频编解码器‌：支持4K60 H.264/H.265编码/解码，最高480MP/s处理能力

3. 内存子系统

片上L3 RAM：高达4MB，带ECC和一致性支持
外部内存接口：支持两个LPDDR4控制器，最高4266MT/s速率
通用内存控制器(GPMC)：支持高达1GB容量

三、应用领域

AM68x处理器适用于多种机器视觉和智能计算场景：

‌机器视觉相机和计算机‌：为工业检测、质量监控等提供高性能视觉处理
‌智能零售‌：支持智能购物车、零售自动化等应用
‌视频监控‌：提供高效的视频分析和编码能力
‌交通监控‌：适用于智能交通系统中的车辆和行人检测
‌ 自主移动机器人(AMR) ‌：提供必要的计算能力和传感器接口
‌ 工业人机界面(HMI) ‌：支持复杂的图形用户界面
‌医疗设备‌：适用于患者监护等医疗应用

四、技术亮点

1. 深度学习加速

AM68x集成了专用的MMA(矩阵乘法加速器)深度学习加速器，在行业最低功耗下实现高达8 TOPS的性能。即使在105°C和125°C的最坏情况结温下也能保持稳定运行。

2. 视觉处理优化

第七代ISP处理能力达480MP/s，支持16位输入RAW格式，具有宽动态范围(WDR)、镜头畸变校正(LDC)等高级功能。输出支持多种色彩格式，包括YUV 4:2:2、YUV 4:2:0、RGB和HSV/HSL。

3. 安全特性

安全启动与安全运行时支持
客户可编程根密钥，支持RSA-4K或ECC-512
嵌入式硬件安全模块
加密硬件加速器(PKA with ECC, AES, SHA等)

五、接口与连接

AM68x提供丰富的外设接口：

‌高速串行接口‌：PCIe Gen3(4通道)、USB 3.0 DRD
‌摄像头接口‌：两个CSI2.0 4L RX和两个CSI2.0 4L TX
‌网络接口‌：两个以太网RMII/RGMII接口
‌存储接口‌：eMMC 5.1、SD 3.0/SDIO 3.0、OSPI/HyperBus™

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