采用TI Sitara AM243x Cortex-R5F的双千兆以太网MCU板

很少有MCU板会配备以太网端口，就算有它的以太网传输速度通常也会限定在10 Mbps 或 100 Mbps。但 LP-AM243 LaunchPad 开发套件却不同，它配备了两个千兆以太网端口，搭载的是TI（德州仪器）最新发布的具有工业通信和安全功能的800MHz Sitara AM243x Cortex-R5F 微控制器。

TI Sitara AM243x Cortex-R5F微控制器

Sitara AM243x 其实是Sitara AM2x MCU 系列中的第一个微控制器系列，它有点像NXP i.MX RT 交叉处理器，它旨在利用前者的实时能力和后者的高性能，将传统微控制器和微处理器的优势结合起来。当然，在某种程度上还针对工业通信和安全进行了优化。

Sitara AM243x 系列包含三种微控制器，他们分别具有一个、两个或四个内核，具有以下主要特性和规格：

• CPU
  • AM2431– 单核 Cortex-R5F 实时内核 @ 800 MHz，具有 128KB TCM
  • AM2432– 双核 Cortex-R5F 实时内核 @ 800 MHz，每个内核 64KB TCM
  • AM2434– 四核 Cortex-R5F 实时内核 @ 800 MHz 每内核 64KB TCM
  • 缓存 – 每个 R5F 内核 32KB ICache 和 32KB DCache，所有存储器上都有 SECDED ECC
  • 单核隔离式 Arm Cortex -M4F MCU @ 400 MHz，带 256KB SRAM 和 SECDED ECC
• 系统内存
  • 2MB 共享 SRAM 与 ECC
  • 支持外部 LPDDR4、DDR4 内存类型
• 存储接口
  • 2 个多媒体卡/安全数字 (MMC/SD)，一个 4 位用于 SD/SDIO，一个 8 位用于 eMMC
  • 1x 通用存储器控制器 (GPMC) – 16 位，133 MHz 时钟或 32 位，100 MHz 时钟
  • 1个闪存子系统 (FSS)，可配置为八路 SPI (OSPI) 闪存接口或一个四路 SPI (QSPI)
• 网络/通信接口 – 2 个千兆工业通信子系统 (PRU_ICSSG)，可选支持 Profinet IRT、Profinet
  RT、EtherNet/IP、EtherCAT、时间敏感网络 (TSN) 和其他网络协议
• 高速串行接口
  • 集成以太网交换机最多支持 2 个 RGMII (10/100/1000)（千兆以太网）接口，符合 IEEE 1588、节能以太网 (802.3az)
  • 单通道 PCI-Express Gen2 控制器 (PCIe)
  • 1个 USB 3.1-Gen1 双角色设备 (DRD)
  • 1x 串行器/解串器 (SERDES) 以支持 PCI-Express Gen2 和 USB SuperSpeed Gen1
• 通用外设
  • 6x I2C，9x UART
  • 高达 4 MSPS 的 12 位模数转换器 (ADC)
  • 8x 多路复用模拟输入
  • 7x 多通道串行外设接口 (MCSPI) 控制器
  • 3x 通用 I/O (GPIO) 模块，用于多达 198 个 GPIO
• 工业外设
  • 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，具有完整的 CAN-FD 支持
  • 2x 快速串行接口发送器 (FSI_TX) 内核
  • 6x 快速串行接口接收器 (FSI_RX) 内核
• 安全
  • 安全启动，安全存储
  • 加密加速 – AES 高达 256 位、3DES 高达 168 位、MD5、SHA1、高达 512 位 SHA2、具有真随机数生成器的 DRBG、PKA（公钥加速器）以协助 RSA/ECC 处理
  • 通过 Arm Trustzone 的可信执行环境
• 支持功能安全
• 包裹
  • 441 引脚 FCBGA 17.2 x 17.2 mm封装，0.8 mm间距
  • 293 引脚 FC/CSP（倒装芯片芯片级封装）11 x 11 mm封装，5 mm间距

TI方面声称该方案的处理性能是其他解决方案的 10 倍，它可以支持千兆以太网，而不是其他解决方案中只有的100 Mbps。 尽管高端的1GHz NXP i.MX RT1170交叉 Cortex-M7/M4“处理器”也支持两个支持 AVB 和 TSN 的千兆以太网接口。

千兆以太网和其他功能使得 AM243x 微控制器适用于高端应用，例如工厂自动化、机器人、汽车系统和可持续能源管理。一个具体的使用案例就是：通过预测性维护，从而减少工厂车间的停机时间。而且，由于在工作时的电力消耗是低于1W的，所以现有的电力资源可以扩展到降低运行成本和减少能源足迹等方面。

LP-AM243 Launchpad开发套件

评估新微控制器的最佳方法是通过LM-AM243 LaunchPad 开发套件，其具体规格如下：

• SoC -TI Sitara AM2434 四核 Cortex-R5F @ 800 MHz + 1x Cortex-M4F @ 400 MHz 微控制器
• 存储 – 512Mbit QSPI 闪存
• 网络 – 2 个千兆以太网 RJ45 端口，速度为 1Gb 或 100Mb
• 扩展
  • 双 40 针 BoosterPack 插件模块接口
  • CAN收发器
• 调试 – 板载 XDS110 调试探针仿真器

TI也提供了开箱即用的体验页面，包含入门指南、基准测试演示等。这些指南提供了访问MCU SDK的Windows和Ubuntu示例，以及其他的更多资源。你还可以在TI 开发者网站上找到该处理器本身的数据表和长达 7410 页的技术参考手册。

可用性和定价

TI方面也表示，AM2431、AM2432 和 AM2434 微控制器的预生产版本先在已经上市了，并且每购买 1,000 件，其单价就为 6.05 美元，但当我访问 AM2431 的产品页面时，我看到购买1,000 件的单价是 12.97 美元。AM243x LaunchPad 的开发套件现在可以直接在 TI 网站上购买的，价格是 89 美元。