Texas Instruments基于Arm™的AM263x微控制器设计用于满足下一代工业和汽车嵌入式产品的复杂实时处理需求。AM263x微控制器系列由多个引脚对引脚兼容器件组成，具有多达四个400MHz Arm® Cortex®-R5F内核。可选择性地对多个ARM内核进行编程，以在锁步模式下运行，实现不同的功能安全配置。工业通信子系统 (ICSS) 支持集成工业以太网通信，例如PROFINET IRT、TSN或EtherCAT®（诸多其他）、标准以太网连接或定制I/O接口。该系列设计用于具有高级模拟模块的高级电机控制和数字电源控制应用。

数据手册：*附件：Texas Instruments 基于ARM™的AM263x微控制器数据手册.pdf

多个R5F内核以集群形式排列，具有256 KB共享紧耦合存储器 (TCM) 以及2 MB共享SRAM，无需外部存储器。片上存储器、外设和互连上包含多种ECC，可靠性高。除了由HSM管理的粒度防火墙外，AM263x器件还可提供加密加速和安全启动功能，使得开发人员能够设计出最安全的系统。为Texas Instruments AM263x系列微控制器提供了一整套微控制器软件和开发工具。

特性

• 单核、双核和四核Arm Cortex-R5F MCU，每个内核运行频率高达400MHz
• 2MB片上RAM (OCSRAM)
• 双核可编程实时单元和工业通信子系统 (PRU_ICSSM)，支持工业通信协议或电机控制接口
• 传感和驱动
  • 实时控制子系统 (CONTROLSS)
  • 20个模拟比较器，带可编程DAC基准 (CMPSS)
  • 5个12位逐次逼近寄存器 (SAR) 模数转换器 (ADC)
  • 1个12位DAC，具有缓冲输出
  • 32个增强型高分辨率PWM模块 (EHRPWM)
  • 10个增强型捕获模块 (ECAP)
  • 3个增强型正交编码器脉冲模块 (EQEP)
  • 2个Σ-Δ滤波器模块 (SDFM)，每个模块最多支持4个通道
  • 灵活的信号多路复用器交叉 (XBAR)
• SoC服务和架构
  • 1个EDMA，支持数据传输功能
  • 处理器间通信模块
  • 支持从UART和QSPI NOR闪存一次侧启动
  • 时间同步支持，带时间同步和比较事件中断路由器
• 功能安全
  • 支持设计符合功能安全要求的系统
  • 工业
  • 符合汽车应用类AEC-Q100标准
• 安全性
  • 硬件安全模块 (HSM)，支持Auto SHE 1.1/EVITA
  • 安全引导支持
  • 调试安全
  • 设备ID和密钥管理
  • 内存保护单元 (MPU)
  • 加密加速
• 集成以太网交换机，支持两个外部端口
• 连接
  • 6个通用异步接收器发射器 (UART)
  • 5个串行外设接口 (SPI) 控制器
  • 5个本地互连网络 (LIN) 端口
  • 4个内部集成电路 (I^2^C) 端口
  • 4个模块化控制器局域网 (MCAN) 模块，支持CAN-FD
  • 1个四路串行外设接口 (QSPI)
  • 快速串行接口 (FSI)，具有4个接收器内核和4个发射器内核
  • 多达140个通用I/O(GPIO) 引脚
• 媒体和数据存储
  • 1个多媒体卡/安全数字 (MMC/SD) 4位接口
  • 通用存储器控制器 (GPMC)
• 45nm技术
• 15mm x 15mm、0.8mm脚距、324引脚NFBGA封装

方框图

基于AM263x Sitara™微控制器的实时控制解决方案

引言

Texas Instruments的AM263x Sitara™微控制器系列是基于Arm® Cortex®-R5F内核的高性能实时控制解决方案，专为工业自动化和汽车电子应用设计。本文将详细介绍该系列微控制器的主要特性、架构设计以及典型应用场景。

产品概述

AM263x微控制器系列包含AM2634、AM2634-Q1、AM2632、AM2632-Q1、AM2631和AM2631-Q1等多款型号，采用45nm工艺制造，提供单核、双核和四核配置，每个内核最高运行频率可达400MHz。

关键特性

• ‌处理器核心‌：
  • 单核、双核和四核Arm® Cortex®-R5F MCU
  • 每核心配备16KB指令缓存(带64位ECC)和16KB数据缓存(带32位ECC)
  • 64KB紧耦合存储器(TCM)，带32位ECC
  • 支持锁步或双核运行模式
• ‌存储子系统‌：
  • 2MB片上共享RAM(OCSRAM)，分为4个512KB存储区
  • 支持ECC错误保护
  • 内置DMA引擎支持
• ‌实时控制外设‌：
  • 32个增强型PWM模块(EPWM)
  • 10个增强型捕获模块(ECAP)
  • 3个增强型正交编码器脉冲模块(EQEP)
  • 5个12位ADC(最高4MSPS采样率)
  • 20个模拟比较器(CMPSS)

系统架构

AM263x采用高度集成的SoC设计，功能框图包含以下主要子系统：

1. ‌实时处理核心‌：基于Arm Cortex-R5F集群，支持锁步运行模式，满足功能安全要求
2. ‌工业连接子系统‌：集成PRU-ICSS(可编程实时单元和工业通信子系统)，支持多种工业以太网协议
3. ‌传感与执行接口‌：丰富的模拟和数字外设，满足电机控制和数字电源应用需求
4. ‌安全模块‌：硬件安全模块(HSM)支持安全启动和加密加速

应用领域

AM263x系列微控制器特别适合以下应用场景：

1. ‌工业驱动与控制‌：
   • 单轴和多轴伺服驱动
   • AC逆变器和VF驱动
   • 太阳能逆变器
2. ‌汽车电子‌：
   • 牵引逆变器
   • 车载充电器
   • DC-DC转换器
   • 电池管理系统
3. ‌能源管理‌：
   • 可再生能源存储系统
   • 智能电网设备

开发支持

TI为AM263x系列提供完整的软件开发工具链和硬件评估平台：

• ‌软件开发工具‌：
  • Code Composer Studio™ IDE
  • Processor SDK RTOS
  • 工业通信协议栈
• ‌硬件评估模块‌：
  • AM263x ControlCard
  • AM263x LaunchPad开发套件

结论

AM263x Sitara™微控制器系列凭借其强大的实时控制能力、丰富的工业通信接口和高度的功能安全认证，为工业4.0和电动汽车应用提供了理想的解决方案。其灵活的配置选项使设计人员能够根据具体应用需求选择最合适的型号，平衡性能与成本。