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

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AM4376 - 产品图解：

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

AM4376是TI公司的一款ARMCortex-A9产品，AM4376是AM437x ARM Cortex-A9 微处理器 (MPU)，本页介绍了AM4376的产品说明、应用、特性等，并给出了与AM4376相关的TI元器件型号供参考。

AM4376 - AM437x ARM Cortex-A9 微处理器 (MPU) - ARMCortex-A9 - Sitara处理器 - TI公司（Texas Instruments，德州仪器）

1 器件概述

产品特性

亮点
- 高达 1000MHz Sitara™ARM® Cortex®-A9 32 位 RISC 处理器
  - 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），最高支持 16 位 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 高速双重功能（主机或设备）端口
- 10、100 和 1000 以太网交换机最多支持两个端口
- 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 或单线
- 安全性
  - 加密硬件加速器（AES、SHA、RNG、DES 和 3DES）
  - 安全启动
- 两个 12 位逐次逼近寄存器 (SAR) ADC
- 多达三个 32 位增强型捕捉模块 (eCAP)
- 多达三个增强型正交编码器脉冲模块 (eQEP)
- 多达六个增强型高分辨率 PWM 模块 (eHRPWM)
MPU 子系统
- 高达 1000MHz 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)
- 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) 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、复用 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 一起使用，可通过 BCH 算法确定所生成的伴随多项式中数据错误的地址
- 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
  - 具有单纠错（奇偶校验）的 12KB (PRU-ICSS1) 或 4KB (PRU-ICSS0) 指令 RAM
  - 具有单纠错（奇偶校验）的 8KB (PRU-ICSS1) 或 4KB (PRU-ICSS0) 数据 RAM
  - 具有 64 位累加器的单循环 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
- 具有单纠错（奇偶校验）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
  - 1 个具有流量控制引脚的 UART 端口，支持的速率高达 12Mbps
  - 一个增强型捕捉 (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、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
- 专用于外部唤醒事件的输入引脚 (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) 一起用来使能电源管理 IC，从而恢复非 RTC 电源域
外设
- 多达两个带集成 PHY 的 USB 2.0 高速双重功能（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 2 个控制器局域网 (CAN) 端口
  - 支持 CAN 版本 2 部分 A 和 B
- 多达 2 个多通道音频串口 (McASP)
  - 高达 50MHz 的发送和接收时钟
  - 每个具有独立 TX 和 RX 时钟的 McASP 端口对应多达四个串行数据引脚
  - 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
- 多达五个主从 McSPI 串行接口
  - McSPI0-McSPI2 支持最多四个片选
  - McSPI3-McSPI4 支持最多两个片选
  - 高达 48MHz
- 一个四通道 SPI
  - 支持串行 NOR FLASH 就地执行 (XIP)
- 一个 Dallas 1-Wire® 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（最高 100kHz）
  - 快速模式（最高 400kHz）
- 多达六组通用 I/O (GPIO)
  - 每通道 32 个 GPIO（与其它功能引脚复用）
  - GPIO 可被用作中断输入（每通道高达 2 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
- 一个自由运行高分辨率 32kHz 计数器 (synctimer32K)
- SGX530 3D 图形引擎
  - 拼图架构每秒可提供最多 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：每像素 1 位、2 位、4 位和 8 位；每像素 RGB 16 位和 24 位；以及 YUV 4:2:2）
    - 256 x 24 位 RGB 输入调色板
    - 最高 2048 x 2048 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
    - 显示接口上支持 RGB 24 位，可抖动至 RGB 18 位像素输出加上 6 位帧率控制（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 位逐次逼近寄存器 (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
  - ADC0 可配置为用作 4、5 或 8 线电阻式触摸屏控制器 (TSC)
- 多达 3 个 32 位增强型捕捉模块 (eCAP)
  - 可配置为 3 个捕捉输入或者 3 个备用 PWM 输出
- 多达六个增强型高分辨率 PWM 模块 (eHRPWM)
  - 带有时间和频率控制的专用 16位时基计数器
  - 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 3 个 32 位增强型正交编码脉冲 (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）
  - 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（EMIF、通用存储器控制器和从外设）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 输入引脚上升沿上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 的像素时钟速率
封装
- 491 引脚 BGA 封装 (17x17mm)（后缀 ZDN），0.65mm 焊球间距，采用 Via Channel 阵列技术实现低成本布线

1.2 应用

病患监控
导航设备
工业自动化
便携式数据终端
条形码扫描仪
服务点
便携式移动无线电
测试和测量

产品说明

TI AM437x 高性能处理器基于 ARM Cortex-A9 内核。

该处理器增强了 3D 图形加速功能，可实现丰富的图形用户界面，还配有协处理器用于确定性实时处理，包括如下工业通信协议 EtherCAT®、PROFIBUS®、EnDat 等。该器件支持高级操作系统 (HLOS)。 Linux® 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。

该处理器包含Figure 1-1 所示的子系统，以下给出每个子系统的简要说明。

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 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自定义外设接口，并减轻片上系统 (SoC) 其它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。

实时时钟 (RTC) 提供单独电源域的时钟基准。该时钟基准实现了电池的后备时钟基准。

摄像头接口提供针对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。还可以实现安全启动来防止克隆和非法软件更新。有关安全启动的更多信息，请与 TI 销售代表联系。

产品器件信息