AM4376 AM437x ARM Cortex-A9 微处理器 (MPU)

描述

TI AM437x 高性能处理器基于 ARM Cortex-A9 内核。

这些处理器通过 3D 图形加速得到增强，可实现丰富的图形用户界面，还配备了协处理器，用于进行确定性实时处理（包括 EtherCAT、PROFIBUS、EnDat 等工业通信协议）。该器件支持高级操作系统 (HLOS)。基于 Linux 的^®可从 TI 免费获取。其它 HLOS 可从 TI 的设计网络和生态系统合作伙伴处获取。

这些器件支持对采用较低性能 ARM 内核的系统升级，并提供更新外设，包括 QSPI-NOR 和 LPDDR2 等存储器选项。

这些处理器包含功能方框图中显示的子系统，并且后跟相应的 “说明”中添加了更多信息说明。

处理器子系统基于 ARM Cortex-A9 内核， PowerVR SGX™图形加速器子系统提供 3D 图形加速功能以支持显示和高级用户界面。

可编程实时单元子系统和工业通信子系统 (PRU-ICSS) 与 ARM 内核分离，允许单独操作和计时，以实现更高的效率和灵活性。PRU-ICSS 支持更多外设接口和 EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、PROFIBUS、Ethernet Powerlink、Sercos、EnDat 等实时协议。PRU-ICSS 可并行支持 EnDat 和另一个工业通信协议。此外，凭借 PRU-ICSS 的可编程特性及其对引脚、事件和所有片上系统 (SoC) 资源的访问权限，该子系统可以灵活地实现快速实时响应、专用数据处理操作以及定制外设接口，并灵活地减轻 SoC 其他处理器内核的任务负载。

高性能互连为多个初启程序提供到内部和外部存储器控制器以及到片上外设的高带宽数据传送。该器件还提供全面的时钟管理机制。

一个片上模数转换器 (ADC0) 可以与显示子系统相结合，提供集成触摸屏解决方案。另一个 ADC (ADC1) 可与脉宽模块结合，创建闭环电机控制解决方案。

实 RTC 提供独立电源域的时钟基准。该时钟基准实现了电池供电的时钟基准。

摄像头接口提供了适用于单摄像头或双摄像头并行端口的配置。

每个 AM437x 器件都具有加密加速功能。仅 AM437xHS 器件具有安全引导功能，用于实现防克隆和非法软件更新保护。有关安全引导和 HS 器件的更多信息，请与您的 TI 销售代表联系。

特性

亮点
- Sitara™ ARM^® Cortex^®-A9 32 位 RISC 处理器，处理速度高达 1000MHz
  - NEON™单指令多数据流(SIMD) 协处理器和矢量浮点 (VFPv3) 协处理器
  - 32KB L1 指令缓存和数据缓存
  - 256KB L2 缓存或 L3 RAM
- 32 位 LPDDR2、DDR3 和 DDR3L 支持
- 通用存储器支持（NAND、NOR、SRAM），支持高达 16 位的 ECC
- SGX530 图形引擎
- 显示子系统
- 可编程实时单元子系统和工业通信子系统 (PRU-ICSS)
- 实时时钟 (RTC)
- 多达两个带集成 PHY 的 USB 2.0 高速双角色（主机或设备）端口
- 支持多达 2 个端口的 10、100 和 1000 以太网交换机
- 串行接口：
  - 两个控制器局域网 (CAN) 端口
  - 六个 UART、两个 McASP、五个 McSPI、三个 I²C 端口、一个 QSPI和一个 HDQ 或 1-Wire
- 安全性
  - 加密硬件加速器（AES、SHA、RNG、DES 和 3DES）
  - 安全引导（仅在 AM437x 高安全性 [AM437xHS] 器件上可用）
- 两个 12 位逐次逼近寄存器 (SAR) ADC
- 多达三个 32 位增强型捕捉 (eCAP) 模块
- 多达三个增强型正交编码器脉冲 (eQEP) 模块
- 多达六个增强型高分辨率 PWM (eHRPWM) 模块
MPU 子系统
- 具有高达 1000MHz 处理速度的 ARM Cortex-A9 32 位 RISC 微处理器
- 32KB L1 指令缓存和数据缓存
- 256KB L2 缓存(也可配置为 L3 RAM）
- 256KB 片上引导 ROM
- 64KB 片上 RAM
- 安全控制模块 (SCM)（仅在 AM437xHS 器件上可用）
- 仿真和调试
  - JTAG
  - 嵌入式跟踪缓冲器
- 中断控制器
片上存储器（共享 L3 RAM）
- 256KB 通用片上存储器控制器 (OCMC) 随机存取存储器 (RAM)
- 可访问所有主机
- 支持保持以实现快速唤醒
- 多达 512KB 内部 RAM 总量
  （256KB ARM 存储器配置为 L3 RAM + 256KB OCMC RAM）
外部存储器接口 (EMIF)
- DDR 控制器：
  - LPDDR2：266MHz·时钟（LPDDR2-533 数据速率）
  - DDR3 和 DDR3L：400MHz 时钟（DDR-800 数据速率）
  - 32 位数据总线
  - 2GB 全部可寻址空间
  - 支持一个 x32、两个 x16 或四个 x8 存储器器件配置
通用存储器控制器 (GPMC)
- 灵活的 8 位和 16 位异步存储器接口，具有多达七个片选（NAND、NOR、Muxed-NOR 和 SRAM）
- 使用 BCH 代码，支持 4 位、8 位或 16 位 ECC
- 使用海明码来支持 1 位 ECC
错误定位器模块 (ELM)
- 与 GPMC 配合使用，以找到来自伴随多项式的数据错误（在使用 BCH 算法时生成）的地址
- 根据 BCH 算法，支持 4 位、8 位和 16 位每 512 字节块错误定位
可编程实时单元子系统和工业通信子系统 (PRU-ICSS)
- 支持的协议如 EtherCAT^®， PROFIBUS^®, PROFINET^®和 EtherNet/IP™、EnDat 2.2 等
- 两个可编程实时单元 (PRU) 子系统，每个子系统有两个 PRU 内核
  - 每个内核都是一个能以 200MHz 运行的 32 位加载和存储 RISC处理器
  - 具有单错检测（奇偶校验）功能的 12KB (PRU-ICSS1)、4KB (PRU-ICSS0) 指令RAM
  - 具有单错检测（奇偶校验）功能的 8KB (PRU-ICSS1)、4KB (PRU-ICSS0) 数据RAM
  - 具有 64 位累加器的单周期 32 位乘法器
  - 增强型 GPIO模块对外部信号提供移入和移出支持以及并行锁断
- 具有单错检测（奇偶校验）功能的 12KB（仅限 PRU-ICSS1）共享 RAM
- 三个 120 字节寄存器组，可被每个 PRU 访问
- 用于处理系统输入事件的中断控制器模块 (INTC)
- 用于将内部和外部主机连接到 PRU-ICSS 内部资源的本地互连总线
- PRU-ICSS 内的外设
  - 一个带有流控制引脚的通用异步收发器 (UART) 端口，支持高达 12Mbps 的数据速率
  - 一个 eCAP模块
  - 2 个支持工业用以太网的 MII 以太网端口，例如EtherCAT
  - 1 个 MDIO 端口
- 两种 PRU-ICSS 子系统支持工业通信
电源、复位和时钟管理 (PRCM) 模块
- 控制深度休眠模式的进入和退出
- 负责休眠排序、电源域关闭排序、唤醒排序和电源域打开排序
- 时钟
  - 集成高频率振荡器，用于为各种系统和外设时钟生成参考时钟（19.2、24、25 和 26MHz）
  - 支持子系统和外设的单独时钟使能和禁用控制，帮助降低功耗
  - 五个用于生成系统时钟（MPU 子系统、DDR 接口、USB 和外设 [MMC 和SD、UART、SPI、I²C]、L3、L4、以太网、GFX [SGX530] 以及 LCD 像素时钟）的ADPLL
- 电源
  - 两个不可切换电源域（RTC 和唤醒逻辑[WAKE-UP]）
  - 三个可切换电源域（MPU 子系统、SGX530 [GFX]、外设和基础设施[PER]）
  - 动态电压频率缩放 (DVFS)
实时时钟 (RTC)
- 实时日期（年、月、日和星期几）和时间（小时、分钟和秒）信息
- 内部 32.768kHz 振荡器、RTC 逻辑和 1.1V 内部 LDO
- 独立上电复位 (RTC_PWRONRSTn) 输入
- 外部唤醒事件专用输入引脚 (RTC_WAKEUP)
- 可编程警报可生成用于唤醒的 PRCM 内部中断或用于事件通知的 Cortex-A9 内部中断
- 可编程警报可与外部输出 (RTC_PMIC_EN) 配合使用，以启用电源管理 IC，从而恢复非 RTC 电源域
外设
- 多达两个带集成 PHY 的 USB 2.0 高速双角色（主机或设备）端口
- 多达两个工业千兆位以太网 MAC
  （10、100 和 1000Mbps）
  - 集成开关
  - 每个 MAC 都支持 MII、RMII 和 RGMII 以及 MDIO 接口
  - 以太网 MAC 和交换机可独立于其它功能运行
  - IEEE 1588v2 精密时间协议 (PTP)
- 多达两个 CAN 端口
  - 支持 CAN 版本 2 部分 A 和 B
- 多达两个多通道音频串行端口 (McASP)
  - 高达 50MHz 的发送和接收时钟
  - 每个 McASP 端口具有多达四个串行数据引脚并具有独立的 TX 和 RX 时钟
  - 支持时分多路复用 (TDM)、内部 IC 声音 (I2S) 和类似格式
  - 支持数字音频接口传输（SPDIF、IEC60958-1 和 AES-3 格式）
  - 用于发送和接收的 FIFO 缓冲器（256 字节）
- 最多 6 个 UART
  - 所有 UART 支持 IrDA 和 CIR 模式
  - 所有 UART 支持 RTS 和 CTS 流量控制
  - UART1 支持完整的调制解调器控制
- 多达五个主 McSPI 和从 McSPI
  - McSPI0–McSPI2 支持多达四个片选
  - McSPI3 和 McSPI4 支持多达两个片选
  - 高达 48MHz
- 一个四通道 SPI
  - 支持串行 NOR FLASH 就地执行 (XIP)
- 一个 Dallas 单线^®和 HDQ 串行接口
- 多达三个 MMC、SD 和 SDIO 端口
  - 1 位、4 位和 8 位 MMC、SD 和 SDIO 模式
  - 所有端口均为 1.8V 或 3.3V 操作
  - 高达 48MHz 的时钟
  - 支持卡检测和写保护
  - 符合 MMC4.3 以及 SD 和 SDIO 2.0 规范
- 多达三个 I²C 主从接口
  - 标准模式（高达 100kHz）
  - 快速模式（高达 400kHz）
- 多达六组通用 I/O (GPIO)
  - 每组 32 个 GPIO（与其他功能引脚进行多路复用）
  - GPIO 可用作中断输入（每组多达两个中断输入）
- 多达 3 个外部 DMA 事件输入，此输入也可被用作中断输入
- 十二个 32 位通用定时器
  - DMTIMER1 是用于操作系统 (OS) 节拍的 1ms 定时器
  - DMTIMER4–DMTIMER7 为引脚输出
- 一个公共看门狗定时器
- 一个自由运行的 32kHz 高分辨率计数器 (synctimer32K)
- 一个安全看门狗计时器（仅在 AM437xHS 器件上可用）
- SGX530 3D 图形引擎
  - 拼图架构，每秒可提供多达 20M 个多边形
  - 通用可扩展着色引擎是一款包含像素和顶点着色功能的多线程引擎
  - 超过 Microsoft VS3.0、PS3.0 和 OGL2.0 的高级着色功能集
  - Direct3D Mobile、OGL-ES 1.1 和 2.0 以及 OpenVG 1.0 的行业标准 API 支持
  - 精细的任务切换、负载均衡和电源管理
  - 高级几何 DMA 驱动型操作，最大程度地减少 CPU 交互
  - 可编程高质量图像防锯齿
  - 用于统一存储器架构中操作系统运行的完全虚拟化存储器寻址
- 显示子系统
  - 显示模式
    - 可编程像素存储器格式（调色板化：每个像素 1 位、2 位、4 位和 8 位；每个像素 RGB 16 位和 24 位；以及 YUV 4:2:2）
    - 256 × 24 位项调色板（采用 RGB 格式）
    - 高达 2048 × 2048 的分辨率
  - 显示支持
    - 支持四种类型的显示：被动和主动彩色；被动和主动单色
    - 4 位和 8 位单色被动面板接口支持（通过抖动块支持 15 个灰度级）
    - RGB 8 位彩色被动面板接口支持（使用抖动块的彩色面板支持 3375 种颜色）
    - RGB 12 位、16 位、18 位和 24 位主动面板接口支持（重复或抖动的编码像素值）
    - 通过 RFBI 模块支持远程帧缓冲器（嵌入在 LCD 面板中）
    - 通过 RFBI 模块局部刷新远程帧缓冲器
    - 局部显示
    - 8 位、9 位、12 位和 16 位接口 (TDM) 上的多周期输出格式
  - 信号处理
    - 对一个图形层（RGB 或 CLUT）和两个视频层（YUV 4:2:2、RGB16 和 RGB24）的覆盖和窗口化支持
    - 在显示接口上支持 RGB 24 位，可选择抖动至 RGB 18 位像素输出加上 6 位帧速率控制（空间和时间）
    - 透明颜色键（源和目标）
    - 同步缓冲器更新
    - 伽玛曲线支持
    - 多缓冲器支持
    - 裁切支持
    - 颜色相位旋转
- 两个 12 位 SAR ADC（ADC0、ADC1）
  - 每秒 867K 次采样
  - 可从 8:1 模拟开关复用的八个模拟输入中任意选择输入
  - 可以对 ADC0 进行配置，使其作为 4、5 或 8 线电阻式触摸屏控制器 (TSC) 运行
- 多达三个 32 位 eCAP 模块
  - 可配置为三个捕捉输入或者三个备用 PWM 输出
- 多达六个增强型 eHRPWM 模块
  - 具有时间和频率控制功能的 16 位专用时基计数器
  - 可配置为 6 个单端，6 个双边对称，或者 3个双边不对称输出
- 多达三个 32 位 eQEP 模块
器件标识
- 厂家可编程电子熔丝组 (FuseFarm)
  - 生产 ID
  - 器件部件号（唯一的 JTAG ID）
  - 设备版本（可由主机 ARM 读取）
  - 安全密钥（仅在 AM437xHS器件上可用）
  - 功能标识
调试接口支持
- 用于 ARM（Cortex-A9 和 PRCM）和 PRU-ICSS 调试的 JTAG 和 cJTAG
- 支持实时跟踪引脚（对于 Cortex-A9）
- 64KB 嵌入式跟踪缓冲器 (ETB)
- 支持器件边界扫描
- 支持 IEEE1500
DMA
- 片上增强型 DMA 控制器 (EDMA) 搭载三个第三方传送控制器 (TPTC) 和一个第三方通道控制器 (TPCC)，支持多达 64 个可编程逻辑通道和 8 个 QDMA 通道
- EDMA 用于：
  - 向/从片上存储器传送
  - 向/从外部存储器（EMIF、GPMC 和从外设）传送
处理器间通信 (IPC)
- 集成了基于硬件的 IPC 邮箱，以及用于 Cortex-A9、PRCM 和 PRU-ICSS 之间进程同步的 Spinlock
启动模式
- 通过锁存在 PWRONRSTn 复位输入引脚上升沿的启动配置引脚来选择启动模式
摄像机
- 双端口 8 位和 10 位 BT656 接口
- 双端口 8 位和 10 位（包括外部同步）
- 单端口 12 位
- YUV422/RGB422 和 BT656 输入格式
- RAW 格式
- 高达 75MHz 的像素时钟频率
封装
- 491 引脚 BGA 封装 (17 × 17mm)（后缀为 ZDN），0.65mm 焊球间距，采用过孔通道阵列技术实现低成本布线

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参数与其它产品相比 AM437x


Arm MHz (Max.)
Serial I/O
Security Enabler
Co-Processor(s)
Graphics Acceleration
EMAC
USB 2.0
Industrial Protocols
Camera
Operating Temperature Range (C)
Approx. Price (US$)

AM4376	AM4372	AM4377	AM4378	AM4379
300 800 1000	600 800	800 1000	800 1000	800 1000
CAN I2C SPI UART USB	CAN I2C SPI UART USB	CAN I2C SPI UART USB	CAN I2C SPI UART USB	CAN I2C SPI UART USB
Cryptographic acceleration Debug security Device identity Initial secure programming Secure boot Secure storage Software IP protection Trusted execution environment	Cryptographic acceleration Debug security Device identity Initial secure programming Secure boot Secure storage Software IP protection Trusted execution environment	Cryptographic acceleration Debug security Device identity Initial secure programming Secure boot Secure storage Software IP protection Trusted execution environment	Cryptographic acceleration Debug security Device identity Initial secure programming Secure boot Secure storage Software IP protection Trusted execution environment	Cryptographic acceleration Debug security Device identity Initial secure programming Secure boot Secure storage Software IP protection Trusted execution environment
PRU-ICSS		PRU-ICSS	PRU-ICSS	PRU-ICSS
			1 3D	1 3D
2-Port 1Gb Switch	2-Port 1Gb Switch	2-Port 1Gb Switch	2-Port 1Gb Switch	2-Port 1Gb Switch
				1
BiSS C EnDat 2.2 EtherNet/IP HIPERFACE DSL PROFIBUS PROFINET RT/IRT SERCOS III		BiSS C EnDat 2.2 EtherCAT EtherNet/IP HIPERFACE DSL PROFIBUS PROFINET RT/IRT SERCOS III	BiSS C EnDat 2.2 EtherNet/IP HIPERFACE DSL PROFIBUS PROFINET RT/IRT SERCOS III	BiSS C EnDat 2.2 EtherCAT EtherNet/IP HIPERFACE DSL PROFIBUS PROFINET RT/IRT SERCOS III
Parallel	Parallel	Parallel	Parallel	Parallel
-40 to 90 -40 to 105 0 to 90	-40 to 105 0 to 90	-40 to 105 -40 to 90	-40 to 105 -40 to 90 0 to 90	-40 to 105
8.00 \| 1ku	7.25 \| 1ku	12.64 \| 1ku	8.40 \| 1ku	14.54 \| 1ku