AM243x 是 Sitara 工業(yè)級產(chǎn)品組合向高性能微控制器的擴(kuò)展。AM243x 器件專為工業(yè)應(yīng)用而構(gòu)建，例如電機(jī)驅(qū)動器和遠(yuǎn)程 I/O 模塊，這些應(yīng)用需要實(shí)時通信和處理的結(jié)合。AM243x 系列通過多達(dá)四個 Cortex-R5F MCU、一個 Cortex-M4F 和兩個支持 Sitara 的千兆位 TSN PRU_ICSSG實(shí)例提供可擴(kuò)展的性能。

AM243x SoC 架構(gòu)旨在通過高性能 Arm Cortex-R5F 內(nèi)核、緊耦合內(nèi)存 （TCM） 組、可配置的 SRAM 分區(qū)以及進(jìn)出外設(shè)的專用低延遲路徑提供一流的實(shí)時性能，以實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)進(jìn)出 SoC。這種確定性架構(gòu)允許 AM243x 處理伺服驅(qū)動器中的嚴(yán)格控制環(huán)路，而 FSI、GPMC、ECAP、PPM 和編碼器接口等外設(shè)有助于實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)中的許多不同架構(gòu)。
*附件：am2431.pdf

該 SoC 提供靈活的工業(yè)通信功能，包括用于 EtherCAT 目標(biāo)、PROFINET 設(shè)備、EtherNet/IP 適配器和 IO-Link 控制器的完整協(xié)議棧。該P(yáng)RU_ICSSG進(jìn)一步為基于千兆位和 TSN 的協(xié)議提供了功能。此外，該P(yáng)RU_ICSSG還支持其他接口，包括UART接口、Σδ抽取濾波器和絕對編碼器接口。

功能安全功能可以通過集成的 Cortex-M4F 以及專用外設(shè)來啟用，這些外設(shè)都可以與 SoC 的其余部分隔離。AM243x 還支持安全啟動。

特性

• 多達(dá) 2× 雙核 Arm Cortex-R5F MCU 子系統(tǒng)，運(yùn)行頻率高達(dá) 800MHz，高度集成，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時處理
  • 雙核Arm Cortex-R5F集群支持雙核和單核運(yùn)行
  • 每個 R5F 內(nèi)核 32KB I 緩存和 32KB D 緩存，所有內(nèi)存上都有 SECDED ECC
  • 單核：每個集群 128KB TCM（每個 R5F 核心 128KB TCM）
  • 雙核：每個集群 128KB TCM（每個 R5F 核心 64KB TCM）
• 1× 單核 Arm Cortex-M4F MCU，頻率高達(dá) 400MHz
  • 256KB SRAM，帶 SECDED ECC
• 高達(dá) 2MB 的片上 RAM （OCSRAM），帶 SECDED ECC：
  • 可以以 256KB 的增量劃分為較小的存儲庫，用于多達(dá) 8 個獨(dú)立的存儲器組
  • 每個內(nèi)存組可以分配給單個內(nèi)核，以方便軟件任務(wù)分區(qū)
• DDR 子系統(tǒng) （DDRSS）
  • 支持 LPDDR4、DDR4 內(nèi)存類型
  • 帶內(nèi)聯(lián) ECC 的 16 位數(shù)據(jù)總線
  • 支持高達(dá) 1600 MT/s 的速度
• 設(shè)備管理安全控制器 （DMSC-L）
  • 集中式 SoC 系統(tǒng)控制器
  • 管理系統(tǒng)服務(wù)，包括初始啟動、安全和時鐘/重置/電源管理
  • 通過消息管理器與各種處理單元進(jìn)行通信
  • 用于優(yōu)化未使用的外設(shè)的簡化接口
  • 通過JTAG和Trace接口的片上調(diào)試功能）
• 數(shù)據(jù)移動子系統(tǒng) （DMSS）
  • 塊拷貝 DMA （BCDMA）
  • 數(shù)據(jù)包 DMA （PKTDMA）
  • 安全代理 （SEC_PROXY）
  • 環(huán)形加速器 （RINGACC）
• 時間同步子系統(tǒng)
  • 中央平臺時間同步 （CPTS） 模塊
  • 定時器管理器 （TIMERMANAGER），帶 1024 個定時器
  • 時間同步和比較事件中斷路由器
• 2×千兆工業(yè)通信子系統(tǒng)（PRU_ICSSG）
  • 可選支持 Profinet IRT、Profinet RT、EtherNet/IP、EtherCAT、時間敏感網(wǎng)絡(luò) （TSN） 和其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
  • 向后兼容 10/100Mb PRU-ICSS
  • 每個PRU_ICSSG包含：
    • 每片 3× PRU RISC 內(nèi)核（每PRU_ICSSG 2× 片）
      • PRU 通用核心 （PRU）
      • PRU 實(shí)時單元內(nèi)核 （PRU-RTU）
      • PRU 發(fā)射核心 （PRU-TX）
    • 每個 PRU 內(nèi)核支持以下功能：
      • 帶 ECC 的指令 RAM
      • 寬側(cè) RAM
      • 帶可選累加器 （MAC） 的乘法器
      • CRC16/32 硬件加速器
      • 用于大/小端轉(zhuǎn)換的字節(jié)交換
      • 用于 UDP 校驗(yàn)和的 SUM32 硬件加速器
      • 用于搶占支持的任務(wù)管理器
    • 多達(dá) 2× 以太網(wǎng)端口
      • RGMII （10/100/1000）
      • MII （10/100）
    • 三個帶 ECC 的數(shù)據(jù) RAM
    • 8 組 30 × 32 位寄存器暫存器存儲器
    • 中斷控制器和任務(wù)管理器
    • 2× 64 位工業(yè)以太網(wǎng)外設(shè) （IEP），用于時間戳和其他時間同步功能
    • 18× Σ-Δ 濾波器模塊 （SDFM） 接口
      • 短路邏輯
      • 過流邏輯
    • 6× 多協(xié)議位置編碼器接口
    • 1× 增強(qiáng)型捕獲模塊 （ECAP）
    • 兼容 16550 的 UART
      • 專用 192MHz 時鐘，支持 12Mbps PROFIBUS
• 支持安全啟動
  • 硬件強(qiáng)制實(shí)施的信任根 （RoT）
  • 支持通過備份密鑰切換 RoT
  • 支持接管保護(hù)、IP 保護(hù)和防回滾保護(hù)
    • 支持加密加速
  • 會話感知加密引擎，能夠根據(jù)傳入數(shù)據(jù)流自動切換密鑰材料
• 支持加密核心
  • AES – 128/192/256 位密鑰大小
  • 3DES – 56/112/168 位密鑰大小
  • MD5、SHA1
  • SHA2 – 224/256/384/512 位密鑰大小
  • DRBG 與真隨機(jī)數(shù)生成器
  • PKA（公鑰加速器）協(xié)助 RSA/ECC 處理以實(shí)現(xiàn)安全啟動
• DMA 支持
  • 調(diào)試安全性
• 廣泛的防火墻支持隔離
• 安全看門狗/定時器/IPC
  • 安全存儲支持
  • XIP 模式下對 OSPI 接口的動態(tài)加密支持
  • 通過基于數(shù)據(jù)包的硬件加密引擎對數(shù)據(jù)（有效負(fù)載）加密/身份驗(yàn)證的網(wǎng)絡(luò)安全支持
  • 用于密鑰和安全管理的安全協(xié)處理器 （DMSC-L），具有用于安全的專用設(shè)備級互連
• 6× 集成電路間 （I2C） 端口
• 9× 通用異步收發(fā)（UART）模塊
• 1× 12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）
  • 可配置采樣率高達(dá) 4MSPS
  • 8× 多路復(fù)用模擬輸入
• 7× 多通道串行外設(shè)接口 （SPI） 控制器
• 3× 通用 I/O （GPIO） 模塊
• 9×增強(qiáng)型脈寬調(diào)制器（EPWM）模塊
• 3×增強(qiáng)型捕獲 （ECAP） 模塊
• 3×增強(qiáng)型正交編碼器脈沖（EQEP）模塊
• 2×模塊化控制器局域網(wǎng)（MCAN）模塊，完全支持CAN-FD
• 2× 快速串行接口發(fā)射器 （FSITX） 內(nèi)核
• 6× 快速串行接口接收器 （FSIRX） 內(nèi)核

高速接口：

• 1× 集成以太網(wǎng)交換機(jī)支持：（CPSW）
  • 多達(dá) 2 個外部以太網(wǎng)端口
    • RGMII （10/100/1000）
    • RMII （10/100）
  • IEEE 1588（2008 年附錄 D、附錄 E、附錄 F）和 802.1AS PTP
  • 第 45 條 MDIO PHY 管理
  • 高能效以太網(wǎng) （802.3az）
• 1× PCI-Express Gen2 控制器 （PCIE）
  • 支持 Gen2 單通道作
• 1× USB 3.1 雙角色設(shè)備 （DRD） 子系統(tǒng) （USBSS）
  • 端口可配置為 USB 主機(jī)、USB 設(shè)備或 USB 雙角色設(shè)備
  • USB 設(shè)備：高速 （480Mbps） 和全速 （12Mbps）
  • USB 主機(jī)：SuperSpeed Gen1 （5Gbps）、高速 （480Mbps）、全速 （12Mbps） 和低速 （1.5Mbps）
  • 集成 USB VBUS 檢測
• 1× 串行器/解串器（SERDES）
  • 一個 SERDES PHY 通道，支持 PCI-Express Gen2 或 USB SuperSpeed Gen1
• 2× 多媒體卡/安全數(shù)字 （MMCSD） 接口
  • 一個用于 eMMC 的 8 位 （MMCSD0）
  • 一個用于MMCSD/SDIO（MMCSD1）的4位
  • 集成模擬開關(guān)，用于高速卡的電壓從 3.3V 切換到 1.8V
• 1× 通用內(nèi)存控制器 （GPMC）
  • 16位并行總線，時鐘頻率為133MHz或
  • 32位并行總線，時鐘頻率為100MHz
  • 錯誤定位模塊 （ELM） 支持
• 1× 用于外部存儲器的閃存子系統(tǒng) （FSS） 可配置為：
  • 1× 八通道 SPI （OSPI） 閃存接口
  • 或 1× 四通道 SPI （QSPI） 閃存接口
• 簡化的電源排序要求
• 雙電壓 I/O 支持 （3.3V / 1.8V）
• 集成SDIO LDO，用于處理SD接口的自動電壓轉(zhuǎn)換
• 用于監(jiān)控過壓和欠壓情況的集成電壓監(jiān)控器
• 集成電源毛刺檢測器，用于檢測快速電源瞬變

功能安全：

• 符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)
  • 專為功能安全應(yīng)用而開發(fā)
  • 可用于幫助 IEC 61508 功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文檔
  • 系統(tǒng)能力高達(dá) SIL 3
  • 硬件完整性高達(dá) SIL 2
  • 安全相關(guān)認(rèn)證
    • TüV SüD通過IEC 61508認(rèn)證
  • ECC 或計(jì)算關(guān)鍵存儲器上的奇偶校驗(yàn)
  • 用于 CPU 和片上 RAM 的內(nèi)置自檢 （BIST）
  • 帶有專用錯誤引腳的錯誤信號模塊 （ESM）
  • 選定內(nèi)部總線互連上的ECC和奇偶校驗(yàn)
  • 運(yùn)行時安全診斷，包括：
    • 電壓、溫度和時鐘監(jiān)控
    • 窗口看門狗定時器
    • 用于內(nèi)存完整性檢查的 CRC 引擎
  • MCU 域具有專用存儲器、接口和 M4FSS，能夠與具有無干擾 （FFI） 的大型 SoC 隔離，具有以下特點(diǎn)：
    • 獨(dú)立互連
    • 防火墻和超時墊圈
    • 受控復(fù)位隔離
    • 專用 MCU PLL 和 MMR 控制
    • 獨(dú)立的 I/O 電壓電源軌
• 支持從 OSPI/QSPI 閃存、SPI 閃存、并行 NOR 閃存、并行 NAND 閃存、UART、I2C、MMCSD、eMMC、USB、PCIe 和以太網(wǎng)接口啟動。
• 16納米FinFET技術(shù)
• ALV：17.2mm × 17.2mm，0.8mm 間距（441 引腳）[帶蓋] 倒裝芯片球柵陣列 （FCBGA）
• ALX：11.0mm × 11.0mm，0.5mm 間距（293 引腳）[包覆成型] 倒裝芯片芯片級封裝 （FCCSP）

參數(shù)

方框圖

?1. 核心特性?

• ?處理器架構(gòu)?：
  • 雙核/四核Arm Cortex?-R5F MCU子系統(tǒng)（最高800MHz），支持實(shí)時處理。
  • 單核Arm Cortex?-M4F MCU（最高400MHz），專用于功能安全隔離場景。
  • 集成安全控制器（DMSC-L）和加密加速引擎（AES/SHA/ECC等）。
• ?內(nèi)存子系統(tǒng)?：
  • 高達(dá)2MB帶ECC的片上RAM（OCSRAM），可分區(qū)為多個獨(dú)立內(nèi)存塊。
  • 支持LPDDR4/DDR4（16位帶ECC，最高1600 MT/s）。
• ?工業(yè)通信?：
  • 2×千兆工業(yè)通信子系統(tǒng)（PRU_ICSSG），支持Profinet IRT/RT、EtherCAT、TSN等協(xié)議。
  • 集成硬件加速器（如CRC32、MAC單元）和低延遲外設(shè)接口（FSI、GPMC等）。

?2. 關(guān)鍵外設(shè)與接口?

• ?工業(yè)控制?：
  • 9×增強(qiáng)型PWM（EPWM）、3×編碼器接口（EQEP）、2×CAN-FD控制器。
  • 18×Sigma-Delta濾波器（SDFM）和6×多協(xié)議編碼器接口。
• ?高速連接?：
  • PCIe Gen2、USB 3.1 DRD（支持5Gbps）、千兆以太網(wǎng)（CPSW交換機(jī)）。
  • 雙MMC/SD接口（eMMC 8位 + SDIO 4位）。
• ?安全功能?：
  • 安全啟動（硬件強(qiáng)制信任根）、運(yùn)行時安全診斷（電壓/時鐘監(jiān)控、CRC校驗(yàn)）。
  • 符合IEC 61508 SIL 2/SIL 3認(rèn)證要求。

?3. 應(yīng)用場景?

• ?典型應(yīng)用?：
  • 可編程邏輯控制器（PLC）、工業(yè)機(jī)器人、電機(jī)驅(qū)動。
  • 遠(yuǎn)程I/O模塊、網(wǎng)關(guān)設(shè)備、測試測量儀器。
• ?開發(fā)支持?：
  • 提供評估模塊（TMDSAM243）和LaunchPad（LPAM243x）。
  • 支持TI SDK和工業(yè)協(xié)議棧（如EtherCAT、PROFINET）。

?4. 封裝與型號?

• ?封裝選項(xiàng)?：
  • ALV：17.2mm × 17.2mm FCBGA（441引腳）。
  • ALX：11.0mm × 11.0mm FCCSP（293引腳，精簡外設(shè)）。
• ?型號差異?：
  • AM2434：4×R5F核心 + M4F，全功能外設(shè)。
  • AM2432/AM2431：縮減R5F核心數(shù)量及外設(shè)配置。

?5. 文檔結(jié)構(gòu)?

• ?技術(shù)細(xì)節(jié)?：
  • 引腳配置（多路復(fù)用模式、電氣特性）。
  • 電源管理（雙電壓I/O、集成LDO）。
  • 功能安全設(shè)計(jì)（隔離域、故障檢測機(jī)制）。