Texas Instruments DRA821x Jacinto™ 64位处理器技术解析

科技观察员 2025-08-28 745

描述

Texas Instruments DRA821x Jacinto™ 64位处理器基于ARM®v8架构，并为带有云连接性的网关系统进行了优化。片上系统 (SoC) 设计通过集成降低了系统级成本和复杂性—尤其是系统MCU、功能安全和安保功能以及用于高速通信的以太网交换机。集成的诊断和功能安全特性是针对ASIL-D和SIL 3认证要求而设计的。PCIe控制器和支持TSN的千兆位以太网交换机可实现实时控制和低延迟通信。

数据手册：*附件：Texas Instruments DRA821x Jacinto™ 64位处理器数据手册.pdf

多达四个通用ARM^®^ Cortex®-R5F子系统，可以处理低级、时序关键型处理任务，从而使 ARM Cortex-A72内核不受高级和基于云的应用程序的阻碍。Jacinto DRA821x 处理器包括扩展MCU (eMCU) 域概念。该域是主域上处理器和外设的子集，旨在实现更高的功能安全性，例如ASIL-D/SIL-3。功能框图突出显示了eMCU中包含哪些IP。

特性

处理器内核：
- 双64 位ARM Cortex-A72微处理器子系统，最高可达2.0GHz、 24K DMIPS
  - 每个双核Cortex-A72集群1MB L2共享缓存
  - 每个A72内核具有32KB L1数据缓存和48KB L1指令缓存
- 4个ARM Cortex-R5F MCU，运行频率高达1.0GHz，可选择锁步操作，整数运算能力为8K DMIPS
  - 32K指令缓存、32K数据缓存、64K L2 TCM
  - 两个Arm Cortex-R5F MCU，隔离式MCU子系统中
  - 通用计算分区中的2个ARM Cortex-R5F MCU
内存子系统：
- 具备ECC和一致性的1MB片上L3 RAM
  - ECC错误保护
  - 共享一致缓存
  - 支持内部DMA引擎
- 外部存储器接口 (EMIF) 模块带ECC
  - 支持符合JESD209-4B规范的LPDDR4内存类型。（不支持字节模式LPDDR4内存或超过17排地址位的存储器）
  - 支持数据速率高达3200MT/s
  - 32位和16位数据总线，内嵌ECC总线高达12.8GB/s
- 通用存储器控制器 (GPMC)
- 主域中的512KB片上SRAM，受ECC保护
虚拟化
- ARM Cortex-A72中的Hypervisor支持
- 采用Arm Cortex-A72、Arm Cortex-R5F（具有隔离式安全MCU岛）的独立处理子系统
- IO虚拟化支持
  - 外设虚拟化单元 (PVU)，用于低延迟高带宽外设流量
- 支持多区域防火墙，用于内存和外设隔离
- 以太网、PCIe和DMA虚拟化支持
设备安全（在部分零件编号上）
- 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
- Crypto硬件加速器 – 带ECC、AES、SHA、RNG、DES和3DES的PKA
功能安全：
- 针对符合功能安全标准（针对部分零件编号）：
  - 开发用于功能安全应用
  - 可提供文档，协助ISO 26262和IEC 61508功能安全系统设计（高达ASIL-D/SIL-3）
  - 针对系统能力高达ASIL-D/SIL-3
  - 为MCU域针对的硬件完整性高达ASIL-D/SIL-3
  - 硬件完整性高达ASIL-D/SIL-3，用于主域的扩展MCU (EMCU) 部分
  - 为主域的剩余部分针对的硬件完整性高达ASIL-B/SIL-2
  - EMCU和主域其余部分之间提供FFI隔离
  - 安全相关认证
    - 符合ISO 26262和IEC 61508标准（已计划）
- 以Q1结尾的零件系列已符合AEC-Q100认证
高速接口：
- 集成以太网TSN/AVB交换机支持最多4个 (DRA821U4) 或2个 (DRA821U2) 外部端口：
  - 一个端口支持5Gb、10Gb USBGMII/XFI
  - 所有端口均支持2.5Gb SGMII
  - 所有端口均支持1Gb SGMII/RGMII
  - DRA821U4：任何单端口均可支持QSGMII（使用所有四个内部端口）
  - 非阻塞线速存储和转发交换机
  - InterVLAN (Layer3) 路由支持
  - 支持与IEEE 1588时间同步（附件D、E、E、F）
  - TSN/AVB支持流量调度、整形
  - 端口镜像功能，用于调试和诊断
  - 警务和费率限制支持
- 安全MCU岛中有一个RGMII/RMII端口
一个PCI-Express Gen3控制器：
- 支持Gen1、 Gen2和 Gen3的操作，并具有自动协商功能
- 4个通道
一个USB 3.1 Gen1双重角色设备子系统：
- 支持Type-C切换
- 可独立配置为USB主机、USB外设或USB双角色器件
汽车接口
- 20个CAN-FD端口
- 12个通用异步接收器/发射器 (UART)
- 11个串行外设接口 (SPI)
- 1个8通道ADC
- 10个内部集成电路 (I2C™)
- 2个改进的内部集成电路 (I3C)
音频接口：
- 3个多通道音频串行端口 (MCASP) 模块
闪存接口：
- 嵌入式多媒体卡 (eMMC™ 5.1) 接口
  - 支持高达HS400速度
一个安全数字3.0/安全数字输入输出3.0 (SD3.0/SDIO3.0) 接口
1个八通道SPI/Xccela™/HyperBus 内存控制器 (HBMC) 接口
16nm FinFET技术
17.2mm x 17.2mm、0.8mm脚距、IPC 3类PCB

功能框图

mcu

Texas Instruments DRA821x Jacinto™ 64位处理器技术解析

一、处理器概述

Texas Instruments的DRA821x Jacinto™处理器是基于Armv8 64位架构的汽车级处理器，专为需要云连接的网关系统优化设计。该SoC通过高度集成降低了系统级成本和复杂度，特别适合汽车网关、车身控制模块、V2X/V2V等应用场景。

二、关键特性

1. 处理器核心配置

‌双核Cortex-A72‌：主频最高2.0GHz，提供24K DMIPS性能
‌四核Cortex-R5F‌：主频最高1.0GHz，支持锁步模式
‌内存子系统‌：
- 1MB L3 RAM带ECC和一致性支持
- LPDDR4内存接口，支持3200 MT/s速率
- 512KB片上SRAM（MAIN域）

2. 安全与功能安全

支持硬件虚拟化（Hypervisor）
独立安全MCU岛设计
功能安全目标达ASIL-D/SIL-3认证要求
安全启动与运行时支持，支持客户可编程根密钥

3. 高速接口

集成以太网TSN/AVB交换机（支持4/2个外部端口）
PCIe Gen3控制器（4通道）
USB 3.1 Gen1双角色设备子系统
20个CAN-FD接口

三、应用领域

DRA821x系列处理器特别适合以下应用场景：

‌汽车电子‌：网关系统、车身控制模块、远程信息处理控制单元
‌工业自动化‌：工厂自动化网关、工业运输设备
‌通信设备‌：建筑自动化网关、V2X/V2V通信系统

四、封装与功耗

采用16nm FinFET工艺
17.2mm x 17.2mm FCBGA封装，0.8mm间距
支持多级电压域管理，包括：
- 核心电压：0.76-0.84V
- DDR接口电压：1.05-1.15V
- I/O电压：1.71-3.46V（根据接口类型）

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