DRA821U-Q1/DRA821U处理器技术文档总结

Jacinto™ DRA821x 处理器基于 Armv8 64 位架构，针对具有云连接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，特别是系统 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。集成诊断和功能安全功能针对 ASIL-D 和 SIL 3 认证要求。PCIe 控制器和支持 TSN 的千兆以太网交换机可实现实时控制和低延迟通信。
*附件：dra821u-q1.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，并使 Arm® Cortex-A72® 内核不受高级和基于云的应用的阻碍。

Jacinto DRA821x 处理器还包括扩展 MCU （eMCU） 域的概念。该域是主域上针对更高功能安全支持的处理器和外设的子集，例如 ASIL-D/SIL-3。功能框图突出显示了 eMCU 中包含的 IP。有关 eMCU 和功能安全的更多详细信息，请参阅 DRA821 安全手册处理器德州仪器 （TI） Jacinto™ 7 系列产品 （SPRUIX4）。

特性

处理器内核：

• 双 64 位 Arm Cortex-A72 微处理器子系统，频率高达 2.0 GHz，24K DMIPS

  • 每个双核 Cortex-A72 集群 1MB 的 L2 共享缓存
  • 每个 A72 内核 32KB L1 DCache 和 48KB L1 ICache

• 4× 个 Arm Cortex-R5F MCU，频率高达 1.0 GHz，可选锁步作，8K DMIPS

  • 32K I-Cache、32K D-Cache、64K L2 TCM
  • 2×隔离式MCU子系统中的Arm Cortex-R5F MCU
  • 2× 通用计算分区中的 Arm Cortex-R5F MCU

  内存子系统：

• 1MB 片上 L3 RAM，具有 ECC 和一致性

  • ECC 错误保护
  • 共享相干缓存
  • 支持内部 DMA 引擎

• 带 ECC 的外部存储器接口 （EMIF） 模块

  • 支持符合 JESD209-4B 规范的 LPDDR4 内存类型。（不支持字节模式 LPDDR4 存储器，或超过 17 行地址位的存储器）
  • 支持高达 3200 MT/s 的速度
  • 32 位和 16 位数据总线，具有高达 12.8GB/s 的内联 ECC 总线

• 通用内存控制器 （GPMC）

• 主域中的 512KB 片上 SRAM，受 ECC 保护虚拟化：

• Arm Cortex-A72 中的虚拟机管理程序支持

• 独立处理子系统，配备 Arm Cortex-A72、Arm Cortex-R5F 和隔离式安全 MCU 岛

• IO 虚拟化支持

  • 用于低延迟高带宽外围流量的外设虚拟化单元 （PVU）

• 多区域防火墙支持内存和外围设备隔离

• 通过以太网、PCIe 和 DMA 提供虚拟化支持

• 设备安全性（在特定部件号上）：

• 具有安全运行时支持的安全启动

• 客户可编程根密钥，最高可达 RSA-4K 或 ECC-512

• 嵌入式硬件安全模块

• 加密硬件加速器 – 具有 ECC、AES、SHA、RNG、DES 和 3DES 的 PKA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 ISO 26262 和 IEC 61508 功能安全系统设计，最高可达 ASIL-D/SIL-3 目标
  • 系统能力高达 ASIL-D/SIL-3 靶向
  • 硬件完整性高达 ASIL-D/SIL-3，适用于 MCU 域
  • 硬件完整性高达 ASIL-D/SIL-3，适用于主域的扩展 MCU （EMCU） 部分
  • 硬件完整性高达 ASIL-B/SIL-2，适用于主域的其余部分
  • 在 EMCU 和主域的其余部分之间提供 FFI 隔离
  • 安全相关认证
    • 计划通过 ISO 26262 和 IEC 61508

• AEC-Q100 符合 Q1 结尾的部件号变体

• 高速接口：

  • 集成以太网 TSN/AVB 交换机，支持多达 4 （DRA821U4） 或 2 （DRA821U2） 个外部端口：
    • 一个端口支持 5Gb、10Gb USXGMII/XFI
    • 所有端口均支持 2.5Gb SGMII
    • 所有端口均支持 1Gb SGMII/RGMII
    • DRA821U4：任何单个端口都可以支持 QSGMII（使用所有 4 个内部端口）
    • 无阻塞线速存储和正向开关
    • InterVLAN（第 3 层）路由支持
    • IEEE 1588（附录 D、E、F）的时间同步支持
    • TSN/AVB 支持流量调度、整形
    • 用于调试和诊断的端口镜像功能
    • 策略和速率限制支持
  • 安全 MCU 岛中的一个 RGMII/RMII 端口

• 一个 PCI-Express Gen3 控制器

  • 具有自动协商功能的 Gen1、Gen2 和 Gen3作
  • 4× 车道

• 一个 USB 3.1 Gen1 双角色设备子系统

  • 支持Type-C切换
  • 可独立配置为 USB 主机、USB 外设或 USB 双角色设备

  汽车接口：

• 20 个 CAN-FD 端口

• 12× 通用异步接收器/发射器 （UART）

• 11×串行外设接口（SPI）

• 一个 8 通道 ADC

• 10× 互集成电路 （ I2C™）

• 2× 改进的集成电路（I3C）音频接口：

• 3× 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 的速度

• 一个安全数字 3.0/安全数字输入输出 3.0 （SD3.0/SDIO3.0） 接口

• 一个八进制 SPI / Xccela™ / HyperBus™ 内存控制器 （HBMC） 接口

• 16纳米FinFET技术

• 17.2 mm x 17.2 mm，0.8 mm 间距，IPC 3 类 PCB

参数

方框图

概述

DRA821U-Q1/DRA821U是德州仪器(TI)推出的Jacinto™系列汽车级处理器，基于Armv8 64位架构优化设计，主要面向网关系统应用。该SoC采用16nm FinFET工艺，封装尺寸为17.2mm×17.2mm，0.8mm间距，符合IPC Class 3标准。

主要特性

处理器核心

• ‌双核Arm Cortex-A72‌：最高2.0GHz，24K DMIPS性能
• ‌四核Arm Cortex-R5F‌：最高1.0GHz，8K DMIPS，支持锁步模式
• ‌内存子系统‌：
  • 1MB L3共享RAM(带ECC)
  • LPDDR4内存接口(最高3200MT/s)
  • 512KB片上SRAM(带ECC)

安全与功能安全

• 支持虚拟化和硬件隔离
• 安全启动和运行时支持
• 可编程根密钥(RSA-4K/ECC-512)
• 硬件安全模块和加密加速器
• 符合ISO 26262和IEC 61508标准(ASIL-D/SIL-3)

高速接口

• 集成以太网TSN/AVB交换机(支持4或2个外部端口)
• PCIe Gen3控制器(4通道)
• USB 3.1 Gen1双角色设备
• 20个CAN-FD接口
• 多种串行接口(UART, SPI, I2C, I3C)

其他特性

• 3个多通道音频串行端口
• eMMC 5.1和SD 3.0/SDIO 3.0接口
• 8位OSPI/Xccela/HyperBus闪存控制器

应用领域

• 汽车网关
• 车身控制模块
• 车载计算
• 远程信息处理控制单元
• V2X/V2V通信
• 工业自动化网关
• 通信设备

封装与变体

• 433球FCBGA封装(ALM)
• 提供DRA821U4(4端口)和DRA821U2(2端口)两种版本
• Q1后缀表示符合AEC-Q100标准

开发支持

• 配套软件开发套件(Processor SDK RTOS/Linux/QNX)
• J700XSOMXEVM评估模块
• 丰富的应用笔记和技术文档

该处理器通过高度集成的设计降低了系统级成本和复杂性，特别适合需要高性能计算、实时控制和云连接的汽车及工业应用场景。