AM67x处理器技术文档总结

AM67x 可扩展处理器系列基于进化的 Jacinto™ 7 架构，面向智能视觉相机和通用计算应用，并建立在 TI 十多年来在视觉处理器市场领导地位积累的广泛市场知识之上。AM67x 系列专为工厂自动化、楼宇自动化和其他市场中各种成本敏感型高性能计算应用而构建。

AM67x 以行业领先的功率/性能比为传统和深度学习算法提供高性能计算技术，并具有高水平的系统集成度，可为高级视觉相机应用实现可扩展性和降低成本。关键内核包括用于通用计算的最新 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 MCU 内核。所有这些都受到工业级安全硬件加速器的保护。
*附件：am67a.pdf

AM67x 包含多达四个采用 64 位架构的 Arm® Cortex-A53® 内核、一个带图像信号处理器 （ISP） 和多个视觉辅助加速器的视觉处理加速器 （VPAC）、深度学习 （DL）、密集光流 （DOF） 视频和 3D 图形加速器、一个 Cortex-R5F® MCU 岛内核和两个用于设备和运行时管理的 Cortex-R5F® 内核。Cortex-A53 提供 Linux 应用所需的强大计算元素以及基于传统视觉计算的算法的实现。TI 的第 7 代 ISP 以现有的世界级 ISP 为基础，可以灵活地处理更广泛的传感器套件，包括 RGB-红外 （RGB-IR），支持更高的位深度，并具有针对分析应用的功能。关键内核包括两个带有标量和矢量内核的“C7x”下一代 DSP、专用的“MMA”深度学习加速器以及一个 2.25MB 的大型 L2 内存，在典型的汽车最坏情况结温 125°C 下运行时，可在业界最低的功耗范围内实现高达 4 TOPS 的性能。

AM67x 集成了高速 IO，包括一个 PCIe Gen-3 （1L） 和 3 端口千兆以太网交换机，带有一个内部端口和两个支持 TSN 的外部端口。此外，AM67x 中还包含广泛的外设集，以实现系统级连接，例如 USB、MMC/SD、四个 CSI2.0 摄像头接口、OSPI、CAN-FD 和 GPMC，用于与外部 ASIC/FPGA 的并行主机接口。AM67x 支持通过内置 HSM（硬件安全模块）进行 IP 保护的安全启动，并为功耗敏感型应用采用高级电源管理支持。

特性

处理器内核：

• 高达 64 位 Arm Cortex-A53 微处理器子系统，频率高达 1.4GHz
  • 四核 Cortex-A53 集群，具有 512KB 二级共享缓存和 SECDED ECC
  • 每个 A53 内核具有 32KB L1 DCache 和带 SECDED ECC 的 32KB L1 ICache 和带奇偶校验保护
• 单核 Arm Cortex-R5F，频率高达 800MHz，与 FFI 集成为 MCU 通道的一部分
  • 32KB ICache、32KB L1 DCache 和 64KB TCM，所有存储器上都有 SECDED ECC
  • 512KB SRAM，带 SECDED ECC
• 单核 Arm Cortex-R5F，频率高达 800MHz，集成以支持设备管理
  • 32KB ICache、32KB L1 DCache 和 64KB TCM，所有存储器上都有 SECDED ECC
• 单核 Arm Cortex-R5F，频率高达 800MHz，集成以支持运行时管理
  • 32KB ICache、32KB L1 DCache 和 64KB TCM，所有存储器上都有 SECDED ECC
• 两个深度学习加速器（总共最多 4 个 TOPS），每个加速器具有：
  • C7x 浮点，高达 40 GFLOPS，256 位矢量 DSP，最高 1.0GHz
  • 矩阵乘法加速器 （MMA），在高达 1.0GHz 时高达 2 TOPS （8b）
  • 32KB L1 DCache 带 SECDED ECC 和 64KB L1 ICache 带奇偶校验保护
  • 2.25MB 的 L2 SRAM，带 SECDED ECC
• 深度和运动处理加速器 （DMPAC）
  • 密集光流 （DOF） 加速器
  • 立体声视差引擎 （SDE） 加速器
• 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）：
  • 600MP/秒 ISP
  • 支持 12 位 RGB-IR
  • 支持高达 16 位输入的 RAW 格式
  • 线路支持高达 4096
  • 宽动态范围 （WDR）、镜头畸变校正 （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：

• 显示子系统
  • 通过 OLDI/LVDS（1 个 OLDI-DL、1 个或 2 个 OLDI-SL）、DSI 或 DPI 提供三重显示支持
    • OLDI-SL（单链路）：60fps（165 MHz 像素时钟）时高达 1920 x 1080
    • OLDI-DL（双链路）：在 60fps（150 MHz 像素时钟）时高达 3840 x 1080
    • MIPI DSI：带 4 通道 MIPI® D-PHY 在 60fps（300 MHz 像素时钟）时支持高达 3840 x 1080
    • DPI（24 位 RGB 并行接口）：在 60fps（165 MHz 像素时钟）时高达 1920 x 1080
  • 四个显示管道，支持硬件覆盖。每个显示器最多可以使用两个显示管道。
  • 支持定格检测、数据正确性检查等安全功能
• 3D 图形处理单元
  • IMG BXS-4-64，带 256KB 缓存
  • 高达 50 GFLOPS
  • 单着色器核心
  • OpenGL ES3.2 和 Vulkan 1.2 API 支持
• 四摄像头串行接口 （CSI-2） 接收器，带 4 通道 D-PHY
  • 符合 MIPI® CSI-2 v1.3 + MIPI® D-PHY 1.2
  • CSI-RX 支持 1、2、3 或 4 个数据通道模式，每通道高达 2.5Gbps
• 一个带 4 通道 D-PHY 的 CSI2.0 发射器（与 MIPI DSI 共享）
  • CSI-TX 支持 1、2 或 4 个数据通道模式，每通道高达 2.5Gbps
• 视频编码器/解码器
  • 支持 HEVC （H.265） 5.1 级高级主配置文件
  • 支持 5.2 级的 H.264 BaseLine/Main/High 配置文件
  • 支持高达 4K 超高清分辨率（3840 × 2160）
    • 高达 400MP/s 的运行速度
• Motion JPEG 编码速度为 416MPixels/s，分辨率高达 4K UHD（3840 × 2160）

内存子系统：

• 专用于关键处理内核的片上 RAM
  • 256KB 片上 RAM （OCRAM），带 SECDED ECC
  • 256KB 片上 RAM，在 SMS 子系统中具有 SECDED ECC
  • 512KB 片上 RAM，带 SECDED ECC，位于 Cortex-R5F MCU 子系统中
  • 64KB片上RAM，在R5F设备管理器子系统中具有SECDED ECC
  • 64KB片上RAM，带SECDED ECC，位于R5F运行时管理器子系统中
  • 每个 C7x 深度学习加速器中配备 2.25MB 的 L2 SRAM，带 SECDED ECC（总容量高达 4.5MB）
• DDR 子系统 （DDRSS）
  • 支持 LPDDR4 内存类型
  • 带内联 ECC 的 32 位数据总线
  • 支持高达 4000MT/s 的速度
  • 最大 LPDDR4 大小为 8GB

功能安全：

• 符合功能安全标准（在特定部件号上）
  • 专为功能安全应用而开发
  • 将提供文档以帮助 IEC 61508 功能安全系统设计
  • 系统能力高达 SIL 3 目标
  • 硬件完整性高达 SIL 2 目标
  • 安全相关认证
    • 计划通过IEC 61508

安全：

• 支持安全启动
  • 硬件强制实施的信任根 （RoT）
  • 支持通过备份密钥切换 RoT
  • 支持接管保护、IP 保护和防回滚保护
• 支持可信执行环境 （TEE）
  • 基于 Arm TrustZone 的 TEE
  • 广泛的防火墙支持隔离
  • 安全看门狗/定时器/IPC
  • 安全存储支持
  • 回放保护内存块 （RPMB） 支持
• 专用安全控制器，具有用户可编程的 HSM 内核和专用安全 DMA 和 IPC 子系统，用于隔离处理
• 支持加密加速
  • 会话感知加密引擎，能够根据传入数据流自动切换密钥材料
• 支持加密核心
  • AES – 128/192/256 位密钥大小
  • SHA2 – 224/256/384/512 位密钥大小
  • DRBG 与真随机数生成器
  • PKA（公钥加速器）协助 RSA/ECC 处理以实现安全启动
• 调试安全性
  • 安全的软件控制调试访问
  • 安全感知调试

高速接口：

• PCI-Express Gen3 单通道控制器 （PCIE）
  • 具有自动协商功能的 Gen1 （2.5GT/s）、Gen2 （5.0GT/s） 和 Gen3 （8.0GT/s）作
• 集成以太网交换机支持（总共 2 个外部端口）
  • RMII（10/100） 或 RGMII （10/100/1000） 或 SGMII （1Gbps）
  • IEEE1588（附录 D、附录 E、附录 F，附有 802.1AS PTP）
  • 第 45 条 MDIO PHY 管理
  • 基于 ALE 引擎的数据包分类器，具有 512 个分类器
  • 基于优先级的流量控制
  • 时间敏感网络 （TSN） 支持
  • 四个 CPU H/W 中断起搏
  • 硬件中的 IP/UDP/TCP 校验和卸载
• USB3.1-Gen1 端口
  • 一个增强型 SuperSpeed Gen1 端口
  • 端口可配置为 USB 主机、USB 外设或 USB 双角色设备
  • 集成 USB VBUS 检测
• USB2.0 端口
  • 端口可配置为 USB 主机、USB 外设或 USB 双角色设备（DRD 模式）
  • 集成 USB VBUS 检测

通用连接和汽车接口：

• 9 个通用异步接收器-发射器 （UART）
• 5 个串行外设接口 （SPI） 控制器
• 7 个集成电路间 （I2C） 端口
• 5 个多通道音频串行端口 （McASP）
• 通用 I/O （GPIO），所有 LVCMOS I/O 均可配置为 GPIO
• 4 个支持 CAN-FD 的控制器局域网 （CAN） 模块

媒体和数据存储：

• 3 个安全数字 （SD） （4b+4b+8b） 接口
  • 1 个 8 位 eMMC 接口，速度高达 HS400
  • 2 个 4 位 SD/SDIO 接口，最高可达 UHS-I
  • 符合 eMMC 5.1、SD 3.0 和 SDIO 3.0 版
• 1× 通用存储器控制器 （GPMC），最高可达 133MHz
• 支持 DDR / SDR 的 OSPI/QSPI
  • 支持串行 NAND 和串行 NOR 闪存
  • 4GBytes 内存地址支持
  • 具有可选动态加密的 XIP 模式

技术/封装：

• 16纳米FinFET技术
• 18 mm x 18 mm，0.65 mm 间距，带 VCA （AMW）

配套电源管理解决方案：

• 符合功能安全标准，支持高达 ASIL-B 或 SIL-2 目标
• TPS6522x PMIC
• TPS6287x 可堆叠、快速瞬态降压

参数

方框图

‌1. 产品概述‌

• ‌型号‌：AM67x系列（包括AM67、AM67A），基于Jacinto™ 7架构，面向智能视觉摄像头和通用计算应用。
• ‌工艺‌：16nm FinFET技术，封装为18mm×18mm FCBGA（594球）。
• ‌目标市场‌：工业自动化、建筑自动化、机器视觉、视频监控等高性能计算场景。

‌2. 核心特性‌

• ‌处理器核心‌：
  • 四核Arm® Cortex®-A53（最高1.4GHz），512KB共享L2缓存。
  • 单核Cortex-R5F（800MHz），支持功能安全（SIL 2/ASIL B）。
• ‌加速器‌：
  • 深度学习加速器（4 TOPS）：C7x浮点DSP + MMA矩阵加速。
  • 视觉处理单元（VPAC）：支持RGB-IR、12-bit RAW输入，600MP/s ISP。
  • 视频编解码：H.265/H.264 4K@60fps，JPEG编码416MP/s。
• ‌多媒体‌：
  • 三显示输出（OLDI/LVDS/DSI/DPI），支持4K分辨率。
  • 4x CSI-2摄像头接口（4 Lane），1x CSI-2 TX接口。

‌3. 安全与可靠性‌

• ‌功能安全‌：支持IEC 61508（SIL 3系统级，SIL 2硬件级）。
• ‌安全特性‌：
  • 安全启动（硬件Root-of-Trust）、HSM加密引擎。
  • 支持AES/SHA2/DRBG/PKA等硬件加速。

‌4. 外设与连接‌

• ‌高速接口‌：
  • PCIe Gen3、USB 3.1 Gen1、双端口千兆以太网（支持TSN）。
• ‌存储‌：
  • LPDDR4（32位，8GB，带ECC）、eMMC/SD接口（HS400/UHS-I）。
  • OSPI/QSPI闪存接口（支持XIP加密）。
• ‌通用外设‌：
  • 9x UART、7x I2C、4x CAN-FD、5x McASP音频接口。

‌5. 应用场景‌

• 工业机器人（AGV/AMR）、医疗监控、车载摄像头、能源存储系统等。

‌6. 文档结构‌

• 包含功能框图、引脚配置、电气特性、时序要求等详细硬件设计指南。
• 提供安全认证、热阻参数及电源管理建议。