AM263P2-Q1 汽车双核 Arm® Cortex-R5F® MCU技术手册

AM263Px Sitara™ Arm® 微控制器旨在满足下一代工业和汽车嵌入式产品的复杂实时处理需求。AM263Px MCU 系列由多个引脚兼容器件组成，具有多达四个 400MHz Arm® Cortex-R5F® 内核。作为一种选择，Arm® R5F 子系统可以编程为以锁步或双核模式运行，以实现多种功能安全配置。工业通信子系统 （PRU-ICSS） 支持集成工业以太网通信协议，例如 PROFINET®、Ethernet/IP®、EtherCAT®（以及许多其他）、标准以太网连接，甚至定制 I/O 接口。该系列专为电机控制和数字电源应用的未来而设计，具有先进的模拟传感和数字驱动模块。
*附件：am263p2-q1.pdf

多个 R5F 内核排列在集群子系统中，具有 256KB 的共享紧耦合存储器 （TCM） 和 3MB 的共享 SRAM，大大减少了对外部存储器的需求。包括用于片上存储器、外设和互连的大量 ECC，以提高可靠性。由硬件安全管理器 （HSM） 管理的精细防火墙使开发人员能够实施严格的安全意识系统设计要求。AM263Px 设备上还提供加密加速和安全启动。

TI 为 AM263Px 系列微控制器提供一整套微控制器软件和开发工具。

特性

处理器内核：

• 单核、双核和四核 Arm Cortex-R5F MCU，每个内核运行频率高达 400MHz
  • 16KB I-cache，每个CPU内核64位ECC
  • 16KB D 缓存，每个 CPU 内核 32 位 ECC
  • 每个 CPU 内核 x256 集成 VIM
  • 256KB 紧耦合内存 （TCM），每个 CPU 内核集群具有 32 位 ECC
  • 支持锁步或双核的集群
• 用于加速三角函数的三角数学单元 （TMU）
  • 最多 4 个，每个 R5F MCU 内核一个

记忆：

• 1 个闪存子系统，采用 OptiFlash 存储器技术和 eXecute In Place （XIP） 支持
  • 1 个八进制串行外设接口 （OSPI），高达 133MHz SDR 和 DDR
  • AM263P 封装闪存 （ZCZ_F） 型号包括 8MB OSPI 闪存
• 3MB 片上 RAM （OCSRAM）
  • 6 个银行 x 512KB
  • ECC 错误保护
  • 内部 DMA 引擎支持
  • 用于外部存储器的远程 L2 缓存，软件可编程，每个 CPU 内核高达 128KB

片上系统 （SoC） 服务和架构：

• 1x EDMA，支持数据移动功能
  • 2 个传输控制器 （TPTC）
  • 1 个通道控制器 （TPCC）
• 从以下接口支持设备启动：
  • UART（主/备用）
  • QSPI NOR 闪存 （4S/1S）（主）
  • OSPI NOR 闪存（8S 50MHz SDR 模式0、8S 25MHz DDR XSPI）（初级）
• 处理器间通信模块
  • SPINLOCK 模块，用于同步在多个内核上运行的进程
  • 通过 CTRLMMR 寄存器实现的 MAILBOX 功能
• 中央平台时间同步 （CPTS） 支持时间同步和比较事件中断路由器
• 定时器模块：
  • 4 个窗口看门狗定时器 （WWDT）
  • 8 个实时中断 （RTI） 定时器

一般连接：

• 6 个通用异步 RX-TX （UART）
• 8 个串行外设接口 （SPI） 控制器
• 5 个本地互连网络 （LIN） 端口
• 4 个集成电路间 （I2C） 端口
• 8 个模块化控制器局域网 （MCAN） 模块，支持 CAN-FD
• 4 个快速串行接口发射器 （FSITX）
• 4 个快速串行接口接收器 （FSIRX）
• 多达 139 个通用 I/O （GPIO） 引脚

传感与驱动：

• 实时控制子系统 （CONTROLSS）
• 灵活的输入/输出横杆 （XBAR）
• 5 个 12 位模数转换器 （ADC）
  • 6 输入 SAR ADC，最高可达 4MSPS
    • 6 个单端通道或
    • 3 个差分通道
  • 高度可配置的ADC数字逻辑
    • XBAR 转换触发器 （SOC） 开始
    • 用户定义的取样和保持 （S+H）
    • 灵活的后处理模块 （PPB）
• 1x 旋转变压器子系统（ZCZ-S 和 ZCZ-F 封装），具有：
  • 2 个旋转变压器到数字转换器 （RDC） 或
  • 2 个 12 位 ADC 也可用于通用
    • 4 输入 SAR ADC，最高可达 3MSPS
      • 4 个单端通道或
      • 2 个差分通道
• 10 个模拟比较器，带 A 型可编程 DAC 基准 （CMPSSA）
• 10 个模拟比较器，带 B 型可编程 DAC 基准 （CMPSSB）
• 1 个 12 位数模转换器 （DAC）
• 32 个脉宽调制 （EPWM） 模块
  • 单通道或双PWM通道
  • 高级PWM配置
  • 扩展的 HRPWM 时间分辨率
• 16 个增强型捕获 （ECAP） 模块
• 3 个增强型正交编码器脉冲 （EQEP） 模块
• 2 个 4 通道 Σ-Δ 滤波器模块 （SDFM）
• 附加信号多路复用交叉线 （XBAR）

工业连接：

• 可编程实时单元 - 工业通信子系统 （PRU-ICSS）
  • 双核可编程实时单元子系统 （PRU0 / PRU1）
    • 确定性硬件
    • 动态固件
  • 每个 PRU 20 通道增强输入 （eGPI）
  • 每个 PRU 20 通道增强输出 （eGPO）
  • 嵌入式外设和存储器
    • 1 个 UART、1 个 ECAP、1 个 MDIO、1 个 IEP
    • 1 个 32KB 共享通用 RAM
    • 2 个 8KB 共享数据 RAM
    • 每个 PRU 1 个 16KB IRAM
    • ScratchPad （SPAD）、MAC/CRC
  • 数字编码器和 Σ-Δ 控制环路
  • PRU-ICSS 支持先进的工业协议，包括：
    • EtherCAT、以太网/IP™、
    • PROFINET，IO-Link 用于订购
  • 专用中断控制器 （INTC）
  • 动态 CONTROLSS XBAR 集成

高速接口：

• 集成 3 端口千兆以太网交换机 （CPSW），支持多达两个外部端口
  • MII （10/100）、RMII （10/100） 或 RGMII （10/100/1000）
  • IEEE 1588（2008 年附录 D、附录 E、附录 F）和 802.1AS PTP
  • 第 45 条 MDIO PHY 管理
  • 512x 基于 ALE 引擎的数据包分类器
  • 数据包大小高达 2KB 的优先级流控制
  • 四个 CPU 硬件中断起拍
  • 硬件中的 IP/UDP/TCP 校验和卸载

安全：

• 支持 Auto SHE 1.1/EVITA 的硬件安全模块 （HSM）
  • 基于 Arm Cortex-M4F 的专用安全控制器
  • 隔离和安全的 RAM
  • 定时器、WWDT、RTC、中断控制器等外设
  • 与安全相关的外围设备，如 CRC、ESM、PBIST
• 安全启动支持
  • 设备接管保护
  • 硬件强制实施的信任根 （RoT）
    • 支持两组 RoT 密钥
  • 经过身份验证的启动支持
    • 加密启动支持
  • SW 防回滚保护
• 调试安全性
  • 仅在加密身份验证后才安全设备调试
  • 支持永久调试/JTAG 禁用
• 设备 ID 和密钥管理
  • 唯一 ID （SoC ID）
  • 支持 OTP 内存 （FUSEROM）
• 广泛的防火墙支持
  • 系统内存保护单元 （MPU） 存在于各种接口上
• 加密加速
  • 支持 DMA 的加密内核
  • AES - 128/192/256 位密钥大小
  • SHA2 - 256/384/512 位支持
  • 具有伪随机数和真随机数生成器 （TRNG） 的确定性随机位生成器 （DRBG）
  • 公钥加速器 （PKA） 协助 RSA/椭圆曲线加密 （ECC） 处理

功能安全：

• 支持设计具有功能安全要求的系统
  • 带有指定SAFETY_ERRORn引脚的错误信号模块 （ESM）
  • ECC 或计算关键存储器上的奇偶校验
  • 4 个双时钟比较器 （DCC）
  • 3 个自检控制器 （STC）
  • 可编程内置自检 （PBIST） 和 CPU 和片上 RAM 的故障注入
  • 运行时内部诊断模块，包括电压、温度和时钟监控、窗口看门狗定时器、用于内存完整性检查的 CRC 引擎
• 符合功能安全标准 [工业]
  • 专为功能安全应用而开发
  • 提供文档以帮助 IEC 61508 功能安全系统设计
  • 系统性能力高达 SIL-3 靶向
  • 硬件完整性高达 SIL-3 目标
  • 安全相关认证
    • 计划通过IEC 61508
• 符合功能安全标准的目标 [汽车]
  • 专为功能安全应用而开发
  • 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 目标
  • 硬件完整性达到 ASIL-D 目标
  • 安全相关认证
    • 计划通过 ISO 26262

数据存储

• 1 个 4 位多媒体卡/安全数字 （MMC/SD） 接口

电源管理

• 推荐的 TPS653860-Q1 电源管理 IC （PMIC）
  • 专为满足设备电源要求而设计的配套 PMIC
  • 灵活的映射和工厂编程配置，以支持不同的用例

技术/封装：

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用
• 45nm技术
• ZCZ套餐
  • 兼容 AM263x （ZCZ-C）
    • 与 AM263x 的引脚对引脚兼容选项
  • AM263Px 旋转变压器 （ZCZ-S）
    • 添加了新的解析器子系统功能
  • AM263Px 旋转变压器，带闪入式封装 （ZCZ-F）
    • 包括 1 个内部连接的封装芯片 （SIP） 64Mb ISSI IS25LX064-JWLA3 OSPI 闪存设备;高达 133MHz SDR 和 DDR
  • 324 引脚 NFBGA
  • 15.0 毫米 x 15.0 毫米
  • 0.8mm间距

参数

方框图

‌1. 产品概述‌
AM263Px系列是德州仪器（TI）推出的高性能工业及汽车级微控制器，基于Arm® Cortex®-R5F内核，支持单核、双核或四核配置（最高400MHz），专为实时控制与工业通信设计。关键特性包括：

• ‌处理器核心‌：支持锁步/双核模式，配备256KB TCM内存（带ECC）及3MB共享SRAM。
• ‌工业通信‌：集成PRU-ICSS子系统，支持EtherCAT®、PROFINET®等协议。
• ‌安全功能‌：硬件安全模块（HSM）、安全启动、加密加速（AES/SHA/PKA）。
• ‌功能安全‌：符合IEC 61508 SIL-3及ISO 26262 ASIL-D标准。

‌2. 关键硬件特性‌

• ‌内存‌：可选8MB Flash-in-Package（ZCZ_F型号），支持XIP执行。
• ‌外设接口‌：
  • 8x MCAN（支持CAN-FD）、6x UART、5x LIN、4x I2C。
  • 32x PWM、16x ECAP、3x EQEP模块。
  • 5x 12位ADC（最高4MSPS）、1x 12位DAC。
• ‌封装‌：324引脚NFBGA（15mm×15mm），支持-40°C至150°C（汽车级）。

‌3. 应用场景‌

• 电机控制（伺服驱动、牵引逆变器）。
• 能源管理（光伏逆变器、充电桩）。
• 汽车电子（域控制器、BMS）。

‌4. 开发支持‌

• 配套PMIC（TPS653860-Q1）、评估模块（EVM）及MCU-PLUS-SDK软件包。