AM2634-Q1 Sitara™微控制器技术文档总结

AM263x 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。AM263x 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 子系统可以编程为在锁步或双核模式下运行，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：am2634-q1.pdf

多个 R5F 内核排列在集群子系统中，具有 256KB 的共享紧密耦合存储器 （TCM） 和 2MB 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。AM263x 器件还提供加密加速和安全启动。

TI 为 AM263x 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
  • 64KB 紧密耦合内存 （TCM），每个 CPU 内核具有 32 位 ECC
  • 支持锁步或双核的集群

内存子系统：

• 2MB 片上 RAM （OCSRAM）
  • 4 个库 x 512KB
  • ECC 错误保护
  • 内部 DMA 引擎支持

片上系统 （SoC） 服务和架构：

• 1x EDMA，支持数据移动功能
• 从以下接口支持设备启动：
  • UART（主/备用）
  • QSPI NOR 闪存 （4S/1S）（主）
• 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

媒体和数据存储：

• 1 个 4 位多媒体卡/安全数字 （MMC/SD） 接口
• 通用内存控制器 （GPMC）
  • 16 位并行数据总线，带 22 位地址总线
  • 高达 4MB 的可寻址内存空间
  • 集成错误定位模块 （ELM） 支持错误检查

一般连接：

• 6 个通用异步 RX-TX （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 个集成电路间 （I2C） 端口
• 4 个模块化控制器局域网 （MCAN） 模块，支持 CAN-FD
• 1 个四通道串行外设接口 （QSPI）
• 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）
    • 灵活的后处理块 （PPB）
• 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
• 10 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 （PRU-SS） 和 PRU-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：

• 支持两个外部端口的集成以太网交换机
  • 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）
• 安全启动支持
  • 设备接管保护
  • 硬件强制实施的信任根
  • 经过身份验证的启动
  • SW 防回滚保护
• 调试安全性
  • 仅在正确身份验证后才能确保设备调试安全
  • 能够禁用设备调试功能
• 设备 ID 和密钥管理
  • 支持 OTP 内存 （FUSEROM）
    • 存储根密钥和其他安全字段
  • 单独的 EFUSE 控制器和 FUSE ROM
  • 唯一的公共设备标识符 （UID）
• 内存保护单元 （MPU）
  • 每个 Cortex-R5F® 内核的专用 Arm® MPU
  • 系统MPU - 存在于SoC（MPU或防火墙）中的各种接口
  • 8-16 个可编程区域
    • 启用/权限 ID
    • 起止/结束地址
    • 读/写/可缓存
    • 安全/非安全
• 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的 DRBG
  • PKA（公钥加速器）辅助 RSA/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
  • 内置自检 （BIST） 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
  • 系统能力高达 SIL-3
  • 硬件完整性高达 SIL-3
  • 安全相关认证
    • IEC 61508 通过 TÜV SÜD 的 SIL-3 认证
• 符合功能安全标准 [车载]
  • 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
  • 高达 ASIL-D 的系统能力
  • 硬件完整性高达 ASIL-D
  • 安全相关认证
    • 通过 TÜV SÜD 的 ISO 26262 ASIL-D 认证

技术/封装：

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用
• 45nm技术
• ZCZ套餐
  • 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‌
AM263x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、双核和四核配置（最高400MHz）。关键特性包括：

• ‌实时控制‌：集成锁步/双核模式，满足功能安全需求（SIL-3/ASIL-D认证）。
• ‌丰富外设‌：
  • 5x ADC（12位，4MSPS）、10x模拟比较器、32x PWM模块。
  • 工业通信协议支持（EtherCAT®、PROFINET®等）。
• ‌安全与可靠性‌：硬件安全模块（HSM）、ECC内存保护、安全启动。

‌2. 应用领域‌

• 伺服驱动、太阳能逆变器、电动汽车充电桩。
• 电池管理系统（BMS）、牵引逆变器、域控制器。

‌3. 核心参数‌

• ‌处理器‌：Cortex-R5F集群，最高400MHz，支持锁步模式。
• ‌内存‌：2MB SRAM（带ECC）、256KB TCM（每核64KB）。
• ‌封装‌：324引脚NFBGA（15mm×15mm，0.8mm间距），AEC-Q100认证。

‌4. 关键外设‌

• ‌通信接口‌：6x UART、5x SPI、4x CAN-FD、双端口千兆以太网（支持RGMII/RMII）。
• ‌模拟模块‌：5组ADC（6通道/组）、12位DAC、20x CMPSS比较器。
• ‌工业连接‌：PRU-ICSS子系统实现实时工业以太网协议。

‌5. 安全与功能安全‌

• 符合ISO 26262（ASIL-D）和IEC 61508（SIL-3）标准。
• 硬件加密加速（AES/SHA）、抗回滚保护、安全调试。

‌6. 开发支持‌

• 配套评估模块（如AM263x ControlCard）。
• 推荐配套器件：TPS653850A-Q1电源管理、DP83TG720S-Q1以太网PHY。

‌7. 文档结构‌
数据手册涵盖：

• 引脚配置（5.1节）、电气特性（6.8节）。
• 时序要求（如GPMC同步模式100MHz时序，6.11.5.7节）。
• 安全机制（HSM、eFuse编程指南，6.9节）。

‌8. 典型设计参考‌

• 图6-25至6-29详细描述GPMC与NOR Flash的同步/异步接口时序。
• 表5-7列出ADC与CMPSS信号连接关系，优化模拟信号链设计。

该文档为工业与汽车实时控制应用提供完整的硬件设计参考，强调高集成度与功能安全合规性。