TI AM64x 7核处理器专为PLC、电机驱动器、工业机器人而设计

原文链接:TI AM64x 7-core processor is made for PLC’s, motor drives, industrial robots 由Jean-Luc Aufranc撰写。

TI公司(Texas Instruments 德州仪器公司)的AM64x是一个具有安全功能设计的 64 位 Arm 系列处理器,它适用于可编程逻辑控制器 (PLC)、电机驱动器、远程 I/O 和工业机器人。该系列的高端处理器 AM6442 具有七个内核,包括两个 Cortex-A53 应用内核、四个 Cortex-R5F 实时内核和一个 Cortex-M4F 独立内核。

据我所知,该处理器的文档出现日期是 2021 年 1 月。之后,TI公司在 2 月份的一篇博客文章中宣布了该处理器,不过,其标题却含糊不清。直到 5 月初它才被国际最大的电子工程社区 Embedded Computing 首次采用。除了处理器本身,TI 公司还提供了一个 AM64x入门套件和一个全功能的 AM64x 评估套件。而且,现在已经有几家公司在准备开发板和模块了,我将在下文中进一步介绍。

TI AM64x 处理器

TI AM64x规格参数
TI AM64x规格参数

AM64x 主要特性和规格:

  • CPU内核
    • 双核 Arm Cortex-A53 处理器 @ 1.0 GHz,具有 256KB L2
      共享缓存和SECDEDECC、32KB L1 D-cache、32KB L1 I-cache
    • 多达两个双核 Arm Cortex-R5F 实时 MCU 子系统,频率高达 800 MHz,每个 R5F 内核具有 32KB I-cache、32KB D-cache 和 64KB TCM,总共 256KB TCM(最大)
    • 单核 Arm Cortex-M4F MCU,频率高达 400 MHz,具有 256KB SRAM 和 SECDED ECC
  • 内存子系统
    • 高达 2MB 的片上 RAM (OCSRAM) 和 SECDED ECC
    • LPDDR4、DDR4 内存控制器,具有高达 1600 MT/s 的内联 ECC
    • 通用存储器控制器 (GPMC)
  • 存储
    • 2x 多媒体卡/安全数字 (MMC/SD/SDIO) 接口:4 位用于 SD/SDIO,8 位用于 eMMC
    • 闪存子系统可配置为八路 SPI (OSPI) 或四路 SPI (QSPI)
  • 工业子系统
    • 2 个千兆工业通信子系统 (PRU_ICSSG),支持 Profinet IRT、Profinet RT、EtherNet/IP、EtherCAT、时间敏感网络 (TSN) 等
    • 每个 PRU_ICSSG 包含 – 2 个 10/100/1000 以太网端口、6 个 PRU RISC 内核、3 个带 ECC 的数据 RAM、8 个 30 × 32 位寄存器暂存存储器、中断控制器和任务管理器、2 个 64 位工业以太网外设, 18 个 Sigma-Delta 滤波器,6 个多协议位置编码器接口,用于 Profibus 的 16550 兼容 UART
  • 片上系统 (SoC) 服务:
    • 设备管理安全控制器 (DMSC-L) 用于管理系统服务,包括初始启动、安全和时钟/重置/电源管理
    • 数据移动子系统 (DMSS) – 块复制 DMA (BCDMA)、数据包 DMA (PKTDMA)、安全代理 (SEC_PROXY)、环形加速器 (RINGACC)
  • 高速接口:
    • 1x 集成以太网交换机,支持多达 2x RGMII (10/100/1000M)、IEEE 1588 with 802.1AS PTP、节能以太网 (802.3az)
    • 1x PCI-Express Gen2 控制器
    • 1 个 USB 3.1-Gen1 双角色设备 (DRD)
  • 通用连接
    • 6x I2C,7x SPI (MCSPI),
    • 9 个 UART 模块、6 个快速串行接口接收器 (FSI_RX) 内核、2 个快速串行接口发送器 (FSI_TX) 内核
    • 12 位模数转换器 (ADC)高达 4 MSPS,8x 多路复用模拟输入
    • 6x 快速串行接口接收器 (FSI_RX) 内核
    • 3x GPIO 模块
  • 控制接口
    • 9x 增强型脉宽调制器 (EPWM) 模块
    • 3x 增强型捕获 (ECAP) 模块
    • 3x 增强型正交编码器脉冲 (EQEP)模块
    • 2x 模块化控制器局域网 (MCAN) 模块,携带或不带完整的 CAN-FD 支持
  • 安全
    • 通过硬件强制的信任根 (RoT)、IP 保护实现安全启动;
    • 加密加速 – AES 高达 256 位,3DES 高达 168 位,MD5,SHA1,SHA2 高达 512 位,DRBG 与真随机数发生器,PKA(公钥加速器)协助 RSA/ECC 处理
    • 调试安全
    • 可信执行环境 (TEE),基于 Arm Trustzone
    • 安全存储支持
    • 即时加密和身份验证
    • 通过基于数据包的硬件加密引擎为数据(有效负载)提供网络安全支持
    • 用于密钥和安全管理的安全协处理器 (DMSC-L),具有用于安全的专用设备级互连
  • 电源管理:
    • 简化的电源顺序
    • 集成 SDIO LDO,用于处理 SD 接口的自动电压转换
    • 用于安全监控过欠压情况的集成电压监控器
    • 用于检测快速供电瞬态的集成电源故障检测器
  • 功能安全合规性
    • 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
    • 针对 MCU 域的硬件完整性高达 SIL 2
    • IEC 61508 认证(待定)
    • 专用 MCU 域存储器、接口和 M4F 内核能够与具有自由干扰(FFI) 功能的较大 SoC 隔离
  • 封装 – 17.2x 17.2 mm,8 mm间距,441 引脚 BGA
  • 制造工艺 – 16nm FinFET 技术

处理器有相当多的启动选项包括 UART、I2C、OSPI/QSPI 闪存、SPI 闪存、并行 NOR 闪存、并行 NAND 闪存、SD、eMMC、USB 2.0、PCIe 和以太网接口。

AM64x 六个部件的参数图
AM64x 六个部件的参数图

现在有六个 AM64x 部件,分别是 AM6442、AM6441、AM6422、AM6421、AM6412、AM6411,它们似乎都是引脚对引脚兼容的,唯一不同的是:在 Cortex-A53 /Cortex-R5F 内核、TCM 内存量、CAN-FD、工业通信子系统等支持方面有所不同。

你可以在252 页的数据表中找到更多的技术细节,以及指向各个部件的链接。

AM64x 入门套件和评估板

正如开头介绍的一样,TI公司提供了两个开发平台,一个是入门套件,另一个是具有更多功能和接口的评估板。节虾类,我们来快速浏览一下。

AM64x入门套件(SK-AM64x)
AM64x入门套件(SK-AM64x)

AM64x的主板搭载了7核的AM64x处理器(具体应该是AM6442)、2GB LPDDR2、16MB OSPI、一个microSD卡槽、一个双频Wi-Fi*蓝牙5.1模块(WiLink 8 WL1837MOD)、两个RJ-45千兆以太网端口、一个 USB 3.1端口、一个用于串行的微型 USB 端口(3x UART)、一个 JTAG 仿真器、一个40针树莓派扩展接头以及 PRU、实时 I/O 和 TI-MCU 接头。

AM64x GP EVM 开发平台 (TMDS64GPEVM)
AM64x GP EVM 开发平台 (TMDS64GPEVM)

该评估套件还具有许多相同的功能,比如都带有一个 16GB eMMC 闪存、三个 RJ45 100/1000M 以太网端口、一个 1 英寸显示屏、一个 4 通道 PCIe 连接器、一个用于连接 C2000 MCU 的 FSI 接口、板载测量功能等。不过,它没有无线模块。

AM6442 评估套件
AM6442 评估套件

这两个套件都由TI的处理器 SDK支持,且都带有Linux/ RT Linux内核、Yocto文件系统和开箱演示。

AM64x 入门套件售价是 99 美元,AM64x GP EVM 开发平台的售价是 299 美元。你们可以在入门套件EVM的具体产品页面上找到更多信息。

即将推出的第三方 AM64x SoM

现在,至少已经有 3 家公司宣布会使用他们之后的AM64x SoM(-系统模块)了。再次一点的,至少也已经为 AM64x SoM建立好产品页面了。其中SolidRun SoM还包括一个用于 6LoWPAN/ MIOTY的 sub-GHz SimpleLink 微控制器、PHYTEC phyCORE-AM64x 模块,以及具有四个实时以太网接口的TQ Embedded 的 TQMa64xxL

这些模块预计会在在 2022 年真正得到广泛可用,德国最大的技术服务提供商和电子专家之一的TQ Embedded就已经宣布了会在 2022 年第一季度上市。德国嵌入式核心板制造商PHYTEC则预计会在 2021 年的第四季度提供ALPHA 样品模块。

通过LinuxGizmos

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