AM4378 AM437x ARM Cortex-A9 微處理器 (MPU)

描述

TI AM437x高性能處理器基于ARM Cortex-A9內核。

這些處理器通過3D圖形加速得到增強，可實現豐富的圖形用戶界面，還配備了協處理器，用于進行確定性實時處理（包括EtherCAT，PROFIBUS，EnDat等工業通信協議）。該器件支持高級操作系統（HLOS）。基于Linux的^®可從TI免費獲取。其它HLOS可從TI的設計網絡和生態系統合作伙伴處獲取。

這些器件支持對采用較低性能ARM內核的系統升級，并提供更新外設，包括QSPI-NOR和LPDDR2等存儲器選項。

這些處理器包含功能方框圖中顯示的子系統，并且后跟相應的“說明”中添加了更多信息說明。

處理器子系統基于ARM Cortex-A9內核，PowerVR SGX™圖形加速器子系統提供3D圖形加速功能以支持顯示和高級用戶界面。

可編程實時單元子系統和工業通信子系統（PRU-ICSS與ARM內核分離，允許單獨操作和計時，以實現更高的效率和靈活性.PRU-ICSS支持更多外設接口和EtherCAT，PROFINET，EtherNet /IP，PROFIBUS，以太網Powerlink，Sercos，EnDat等實時協議.PRU-ICSS可并行支持EnDat和另一個工業通信協議。此外，憑借PRU-ICSS的可編程特性及其對引腳，事件和所有片上系統（SoC）資源的訪問權限，該子系統可以靈活地實現快速實時響應，專用數據處理操作以及定制外設接口，并靈活地減輕SoC其他處理器內核的任務負載。

高性能互連為多個初啟程序提供到內部和外部存儲器控制器以及到片上外設的高帶寬數據傳送。

一個片上模數轉換器（ADC0）可以與顯示子系統相結合，提供集成觸摸屏解決方案。另一個ADC（ADC1）可與脈寬模塊結合，創建閉環電機控制解決方案。

實RTC提供獨立電源的時鐘基準。該時鐘基準實現了電池供電的時鐘基準。

攝像頭接口提供了適用于單攝像頭或雙攝像頭并行端口的配置。

每個AM437x器件都具有加密加速功能。僅有AM437xHS器件具有安全引導功能，用于實現防克隆和非法軟件更新保護。有關安全引導和HS器件的更多信息，請與您的TI銷售代表聯系。

特性

亮點
- Sitara™ ARM^® Cortex^®-A9 32 位 RISC 處理器，處理速度高達 1000MHz
  - NEON™單指令多數據流(SIMD) 協處理器和矢量浮點 (VFPv3) 協處理器
  - 32KB L1 指令緩存和數據緩存
  - 256KB L2 緩存或 L3 RAM
- 32 位 LPDDR2、DDR3 和 DDR3L 支持
- 通用存儲器支持（NAND、NOR、SRAM），支持高達 16 位的 ECC
- SGX530 圖形引擎
- 顯示子系統
- 可編程實時單元子系統和工業通信子系統 (PRU-ICSS)
- 實時時鐘 (RTC)
- 多達兩個帶集成 PHY 的 USB 2.0 高速雙角色（主機或設備）端口
- 支持多達 2 個端口的 10、100 和 1000 以太網交換機
- 串行接口：
  - 兩個控制器局域網 (CAN) 端口
  - 六個 UART、兩個 McASP、五個 McSPI、三個 I²C 端口、一個 QSPI和一個 HDQ 或 1-Wire
- 安全性
  - 加密硬件加速器（AES、SHA、RNG、DES 和 3DES）
  - 安全引導（僅在 AM437x 高安全性 [AM437xHS] 器件上可用）
- 兩個 12 位逐次逼近寄存器 (SAR) ADC
- 多達三個 32 位增強型捕捉 (eCAP) 模塊
- 多達三個增強型正交編碼器脈沖 (eQEP) 模塊
- 多達六個增強型高分辨率 PWM (eHRPWM) 模塊
MPU 子系統
- 具有高達 1000MHz 處理速度的 ARM Cortex-A9 32 位 RISC 微處理器
- 32KB L1 指令緩存和數據緩存
- 256KB L2 緩存(也可配置為 L3 RAM）
- 256KB 片上引導 ROM
- 64KB 片上 RAM
- 安全控制模塊 (SCM)（僅在 AM437xHS 器件上可用）
- 仿真和調試
  - JTAG
  - 嵌入式跟蹤緩沖器
- 中斷控制器
片上存儲器（共享 L3 RAM）
- 256KB 通用片上存儲器控制器 (OCMC) 隨機存取存儲器 (RAM)
- 可訪問所有主機
- 支持保持以實現快速喚醒
- 多達 512KB 內部 RAM 總量
  （256KB ARM 存儲器配置為 L3 RAM + 256KB OCMC RAM）
外部存儲器接口 (EMIF)
- DDR 控制器：
  - LPDDR2：266MHz·時鐘（LPDDR2-533 數據速率）
  - DDR3 和 DDR3L：400MHz 時鐘（DDR-800 數據速率）
  - 32 位數據總線
  - 2GB 全部可尋址空間
  - 支持一個 x32、兩個 x16 或四個 x8 存儲器器件配置
通用存儲器控制器 (GPMC)
- 靈活的 8 位和 16 位異步存儲器接口，具有多達七個片選（NAND、NOR、Muxed-NOR 和 SRAM）
- 使用 BCH 代碼，支持 4 位、8 位或 16 位 ECC
- 使用海明碼來支持 1 位 ECC
錯誤定位器模塊 (ELM)
- 與 GPMC 配合使用，以找到來自伴隨多項式的數據錯誤（在使用 BCH 算法時生成）的地址
- 根據 BCH 算法，支持 4 位、8 位和 16 位每 512 字節塊錯誤定位
可編程實時單元子系統和工業通信子系統 (PRU-ICSS)
- 支持的協議如 EtherCAT^®， PROFIBUS^®, PROFINET^®和 EtherNet/IP™、EnDat 2.2 等
- 兩個可編程實時單元 (PRU) 子系統，每個子系統有兩個 PRU 內核
  - 每個內核都是一個能以 200MHz 運行的 32 位加載和存儲 RISC處理器
  - 具有單錯檢測（奇偶校驗）功能的 12KB (PRU-ICSS1)、4KB (PRU-ICSS0) 指令RAM
  - 具有單錯檢測（奇偶校驗）功能的 8KB (PRU-ICSS1)、4KB (PRU-ICSS0) 數據RAM
  - 具有 64 位累加器的單周期 32 位乘法器
  - 增強型 GPIO模塊對外部信號提供移入和移出支持以及并行鎖斷
- 具有單錯檢測（奇偶校驗）功能的 12KB（僅限 PRU-ICSS1）共享 RAM
- 三個 120 字節寄存器組，可被每個 PRU 訪問
- 用于處理系統輸入事件的中斷控制器模塊 (INTC)
- 用于將內部和外部主機連接到 PRU-ICSS 內部資源的本地互連總線
- PRU-ICSS 內的外設
  - 一個帶有流控制引腳的通用異步收發器 (UART) 端口，支持高達 12Mbps 的數據速率
  - 一個 eCAP模塊
  - 2 個支持工業用以太網的 MII 以太網端口，例如EtherCAT
  - 1 個 MDIO 端口
- 兩種 PRU-ICSS 子系統支持工業通信
電源、復位和時鐘管理 (PRCM) 模塊
- 控制深度休眠模式的進入和退出
- 負責休眠排序、電源域關閉排序、喚醒排序和電源域打開排序
- 時鐘
  - 集成高頻率振蕩器，用于為各種系統和外設時鐘生成參考時鐘（19.2、24、25 和 26MHz）
  - 支持子系統和外設的單獨時鐘使能和禁用控制，幫助降低功耗
  - 五個用于生成系統時鐘（MPU 子系統、DDR 接口、USB 和外設 [MMC 和SD、UART、SPI、I²C]、L3、L4、以太網、GFX [SGX530] 以及 LCD 像素時鐘）的ADPLL
- 電源
  - 兩個不可切換電源域（RTC 和喚醒邏輯[WAKE-UP]）
  - 三個可切換電源域（MPU 子系統、SGX530 [GFX]、外設和基礎設施[PER]）
  - 動態電壓頻率縮放 (DVFS)
實時時鐘 (RTC)
- 實時日期（年、月、日和星期幾）和時間（小時、分鐘和秒）信息
- 內部 32.768kHz 振蕩器、RTC 邏輯和 1.1V 內部 LDO
- 獨立上電復位 (RTC_PWRONRSTn) 輸入
- 外部喚醒事件專用輸入引腳 (RTC_WAKEUP)
- 可編程警報可生成用于喚醒的 PRCM 內部中斷或用于事件通知的 Cortex-A9 內部中斷
- 可編程警報可與外部輸出 (RTC_PMIC_EN) 配合使用，以啟用電源管理 IC，從而恢復非 RTC 電源域
外設
- 多達兩個帶集成 PHY 的 USB 2.0 高速雙角色（主機或設備）端口
- 多達兩個工業千兆位以太網 MAC
  （10、100 和 1000Mbps）
  - 集成開關
  - 每個 MAC 都支持 MII、RMII 和 RGMII 以及 MDIO 接口
  - 以太網 MAC 和交換機可獨立于其它功能運行
  - IEEE 1588v2 精密時間協議 (PTP)
- 多達兩個 CAN 端口
  - 支持 CAN 版本 2 部分 A 和 B
- 多達兩個多通道音頻串行端口 (McASP)
  - 高達 50MHz 的發送和接收時鐘
  - 每個 McASP 端口具有多達四個串行數據引腳并具有獨立的 TX 和 RX 時鐘
  - 支持時分多路復用 (TDM)、內部 IC 聲音 (I2S) 和類似格式
  - 支持數字音頻接口傳輸（SPDIF、IEC60958-1 和 AES-3 格式）
  - 用于發送和接收的 FIFO 緩沖器（256 字節）
- 最多 6 個 UART
  - 所有 UART 支持 IrDA 和 CIR 模式
  - 所有 UART 支持 RTS 和 CTS 流量控制
  - UART1 支持完整的調制解調器控制
- 多達五個主 McSPI 和從 McSPI
  - McSPI0–McSPI2 支持多達四個片選
  - McSPI3 和 McSPI4 支持多達兩個片選
  - 高達 48MHz
- 一個四通道 SPI
  - 支持串行 NOR FLASH 就地執行 (XIP)
- 一個 Dallas 單線^®和 HDQ 串行接口
- 多達三個 MMC、SD 和 SDIO 端口
  - 1 位、4 位和 8 位 MMC、SD 和 SDIO 模式
  - 所有端口均為 1.8V 或 3.3V 操作
  - 高達 48MHz 的時鐘
  - 支持卡檢測和寫保護
  - 符合 MMC4.3 以及 SD 和 SDIO 2.0 規范
- 多達三個 I²C 主從接口
  - 標準模式（高達 100kHz）
  - 快速模式（高達 400kHz）
- 多達六組通用 I/O (GPIO)
  - 每組 32 個 GPIO（與其他功能引腳進行多路復用）
  - GPIO 可用作中斷輸入（每組多達兩個中斷輸入）
- 多達 3 個外部 DMA 事件輸入，此輸入也可被用作中斷輸入
- 十二個 32 位通用定時器
  - DMTIMER1 是用于操作系統 (OS) 節拍的 1ms 定時器
  - DMTIMER4–DMTIMER7 為引腳輸出
- 一個公共看門狗定時器
- 一個自由運行的 32kHz 高分辨率計數器 (synctimer32K)
- 一個安全看門狗計時器（僅在 AM437xHS 器件上可用）
- SGX530 3D 圖形引擎
  - 拼圖架構，每秒可提供多達 20M 個多邊形
  - 通用可擴展著色引擎是一款包含像素和頂點著色功能的多線程引擎
  - 超過 Microsoft VS3.0、PS3.0 和 OGL2.0 的高級著色功能集
  - Direct3D Mobile、OGL-ES 1.1 和 2.0 以及 OpenVG 1.0 的行業標準 API 支持
  - 精細的任務切換、負載均衡和電源管理
  - 高級幾何 DMA 驅動型操作，最大程度地減少 CPU 交互
  - 可編程高質量圖像防鋸齒
  - 用于統一存儲器架構中操作系統運行的完全虛擬化存儲器尋址
- 顯示子系統
  - 顯示模式
    - 可編程像素存儲器格式（調色板化：每個像素 1 位、2 位、4 位和 8 位；每個像素 RGB 16 位和 24 位；以及 YUV 4:2:2）
    - 256 × 24 位項調色板（采用 RGB 格式）
    - 高達 2048 × 2048 的分辨率
  - 顯示支持
    - 支持四種類型的顯示：被動和主動彩色；被動和主動單色
    - 4 位和 8 位單色被動面板接口支持（通過抖動塊支持 15 個灰度級）
    - RGB 8 位彩色被動面板接口支持（使用抖動塊的彩色面板支持 3375 種顏色）
    - RGB 12 位、16 位、18 位和 24 位主動面板接口支持（重復或抖動的編碼像素值）
    - 通過 RFBI 模塊支持遠程幀緩沖器（嵌入在 LCD 面板中）
    - 通過 RFBI 模塊局部刷新遠程幀緩沖器
    - 局部顯示
    - 8 位、9 位、12 位和 16 位接口 (TDM) 上的多周期輸出格式
  - 信號處理
    - 對一個圖形層（RGB 或 CLUT）和兩個視頻層（YUV 4:2:2、RGB16 和 RGB24）的覆蓋和窗口化支持
    - 在顯示接口上支持 RGB 24 位，可選擇抖動至 RGB 18 位像素輸出加上 6 位幀速率控制（空間和時間）
    - 透明顏色鍵（源和目標）
    - 同步緩沖器更新
    - 伽瑪曲線支持
    - 多緩沖器支持
    - 裁切支持
    - 顏色相位旋轉
- 兩個 12 位 SAR ADC（ADC0、ADC1）
  - 每秒 867K 次采樣
  - 可從 8:1 模擬開關復用的八個模擬輸入中任意選擇輸入
  - 可以對 ADC0 進行配置，使其作為 4、5 或 8 線電阻式觸摸屏控制器 (TSC) 運行
- 多達三個 32 位 eCAP 模塊
  - 可配置為三個捕捉輸入或者三個備用 PWM 輸出
- 多達六個增強型 eHRPWM 模塊
  - 具有時間和頻率控制功能的 16 位專用時基計數器
  - 可配置為 6 個單端，6 個雙邊對稱，或者 3個雙邊不對稱輸出
- 多達三個 32 位 eQEP 模塊
器件標識
- 廠家可編程電子熔絲組 (FuseFarm)
  - 生產 ID
  - 器件部件號（唯一的 JTAG ID）
  - 設備版本（可由主機 ARM 讀取）
  - 安全密鑰（僅在 AM437xHS器件上可用）
  - 功能標識
調試接口支持
- 用于 ARM（Cortex-A9 和 PRCM）和 PRU-ICSS 調試的 JTAG 和 cJTAG
- 支持實時跟蹤引腳（對于 Cortex-A9）
- 64KB 嵌入式跟蹤緩沖器 (ETB)
- 支持器件邊界掃描
- 支持 IEEE1500
DMA
- 片上增強型 DMA 控制器 (EDMA) 搭載三個第三方傳送控制器 (TPTC) 和一個第三方通道控制器 (TPCC)，支持多達 64 個可編程邏輯通道和 8 個 QDMA 通道
- EDMA 用于：
  - 向/從片上存儲器傳送
  - 向/從外部存儲器（EMIF、GPMC 和從外設）傳送
處理器間通信 (IPC)
- 集成了基于硬件的 IPC 郵箱，以及用于 Cortex-A9、PRCM 和 PRU-ICSS 之間進程同步的 Spinlock
啟動模式
- 通過鎖存在 PWRONRSTn 復位輸入引腳上升沿的啟動配置引腳來選擇啟動模式
攝像機
- 雙端口 8 位和 10 位 BT656 接口
- 雙端口 8 位和 10 位（包括外部同步）
- 單端口 12 位
- YUV422/RGB422 和 BT656 輸入格式
- RAW 格式
- 高達 75MHz 的像素時鐘頻率
封裝
- 491 引腳 BGA 封裝 (17 × 17mm)（后綴為 ZDN），0.65mm 焊球間距，采用過孔通道陣列技術實現低成本布線

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參數與其它產品相比 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$)

AM4378	AM4372	AM4376	AM4377	AM4379
800 1000	600 800	300 800 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 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 EtherCAT EtherNet/IP HIPERFACE DSL PROFIBUS PROFINET RT/IRT SERCOS III
Parallel	Parallel	Parallel	Parallel	Parallel
-40 to 105 -40 to 90 0 to 90	-40 to 105 0 to 90	-40 to 90 -40 to 105 0 to 90	-40 to 105 -40 to 90	-40 to 105
8.40 \| 1ku	7.25 \| 1ku	8.00 \| 1ku	12.64 \| 1ku	14.54 \| 1ku