XAM2431ASFGGAALX

具有工业通信功能和信息安全且频率高达 800 MHz 的 ARM® Cortex-R5F MCU

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1 特性

处理器内核：

? 最多 2 个双核 Arm? Cortex?-R5F MCU 子系统，工作频率高达 800MHz，高度集成，可实现实时处理

– 双核 Arm? Cortex?-R5F 集群，支持双核和单核运算

– 每个 R5F 内核 32KB ICache 和 32KB DCache，所有存储器上都有 SECDED ECC

– 单核：每个集群 128KB TCM（每个 R5F 内核 128KB TCM）

– 双核：每个集群 128KB TCM（每个 R5F 内核 64KB TCM）

? 1 个单核 Arm? Cortex?-M4F MCU 子系统，高达400MHz

– 具有 SECDED ECC 的 256KB SRAM 存储器子系统：

? 具有 SECDED ECC 的高达 2MB 片上 RAM (OCSRAM)：

– 可以按 256KB 的增量分成更小的存储器组，最多达 8 个独立的存储器组

– 每个存储器组可分配给一个内核以简化软件任务分区

? DDR 子系统 (DDRSS)

– 支持 LPDDR4、DDR4 存储器类型

– 具有内联 ECC 的 16 位数据总线

– 支持高达 1600MT/s 的速度工业子系统：

? 2 个千兆位工业通信子系统 (PRU_ICSSG)

– 可支持 Profinet IRT、Profinet RT、 EtherNet/IP、EtherCAT、时间敏感网络 (TSN) 和其他网络协议

– 与 10/100Mb PRU_ICSS 向后兼容

– 每个 PRU_ICSSG 包含：

? 每片 3 个 PRU RISC 内核（每个 PRU_ICSSG 2 片）

– PRU 通用内核 (PRU)

– PRU 实时单元内核 (PRU-RTU)

– PRU 发送内核 (PRU-TX)

? 每个 PRU 内核支持以下功能：

– 具有 ECC 的指令 RAM

– 宽边 RAM

– 具有可选累加器的乘法器 (MAC)

– CRC16/32 硬件加速器

– 用于大/小端字节序转换的字节交换

– 用于 UDP 校验和的 SUM32 硬件加速器

– 支持抢占的任务管理器

? 多达 2 个 10/100/1000 以太网端口

? 三个具有 ECC 的数据 RAM

? 8 组 30 × 32 位寄存器暂存区存储器

? 中断控制器和任务管理器

? 2 个用于时间戳和其他时间同步功能的 64 位 工业以太网外设 (IEP)

? 18 个 Σ-Δ 滤波器

– 短路逻辑

– 过流逻辑

? 6 个多协议位置编码器接口

? 一个增强型捕捉模块 (ECAP)

? 与 16550 兼容的 UART，具有

– 专用 192MHz 时钟，支持 12Mbps PROFIBUS 片上系统 (SoC) 服务：

? 设备管理安全控制器 (DMSC-L)

– 集中式 SoC 系统控制器

– 管理系统服务，包括初始引导、信息安全、和时 钟/复位/电源管理

– 通过消息管理器与各种处理单元通信

– 简化的接口可优化未使用的外设

– 通过 JTAG 和跟踪接口实现片上调试功能

? 数据移动子系统 (DMSS)

– 块复制 DMA (BCDMA)

– 数据包 DMA (PKTDMA)

– 安全代理 (SEC_PROXY)

– 环形加速器 (RINGACC)

? 时间同步子系统

– 中央平台时间同步 (CPTS) 模块

– 具有 1024 个计时器的计时器管理器 (TIMERMANAGER)

– 时间同步和比较事件中断路由器 信息安全：

? 支持安全启动

– 硬件强制可信根 (ROT)

– 支持通过备用密钥转换 RoT

– 支持接管保护、IP 保护和防回滚保护

? 支持加密加速

– 会话感知型加密引擎可基于输入数据流自动切换密钥材料

– 支持加密内核

? AES – 128/192/256 位密钥大小

? 3DES – 56/112/168 位密钥大小

? MD5、SHA1

? SHA2 – 224/256/384/512

? 具有真随机数生成器的 DRBG

? 可在 RSA/ECC 处理中提供帮助的 PKA（公 钥加速器）

– DMA 支持

? 调试安全性

– 安全软件控制的调试访问

– 安全感知调试

? 支持可信执行环境 (TEE)

– 基于 Arm TrustZone? 的 TEE

– 可实现隔离的广泛防火墙支持

– 安全 DMA 路径和互联

– 安全监视器/计时器/IPC

? 安全存储支持

? 支持 XIP 模式下 OSPI 接口的实时加密 (OTFE)

? 通过基于数据包的硬件加密引擎为数据（有效载 荷）加密/认证提供网络安全支持

? 用于密钥和安全管理的安全协处理器 (DMSC-L)， 具有用于确保安全的专用设备级互连 高速串行接口：

? 1 个集成以太网交换机，支持最多 2 个外部端口 (CPSW3G)

– 高达 2 RGMII (10/100/1000)

– IEEE 1588（2008 附件 D、E 和 F）及 802.1AS PTP

– 第 45 条 MDIO PHY 管理规范

– 节能以太网 (802.3az)

? 1 个 PCI-Express? 第 2 代控制器 (PCIE)

– 支持第 2 代运行

– 支持单通道运行

? 1 个 USB 3.1 第 1 代双角色器件 (DRD) 子系统 (USBSS)

– 一个用于增强型超高速第1代或USB 2.0 的共享USBSS端口

– 可配置为 USB 主机、USB 外设或 USB 双角色 器件的端口

– 集成了 USB VBUS 检测

? 1 个串行器/解串器 (SERDES)

– 一个 SERDES 通道，支持 PCI-Express? 第 2 代和 USB 超高速第 1 代 通用连接外设：

? 6 个内部集成电路 (I2C) 端口

? 9 个可配置的通用异步接收/发送 (UART) 模块

? 1 个 12 位模数转换器 (ADC)

– 高达 4MSPS

– 8 个多路复用模拟输入

? 7 个多通道串行外设接口 (MCSPI) 控制器

? 3 个通用 I/O (GPIO) 模块 工业和控制接口：

? 9 个增强型脉冲宽度调制器 (EPWM) 模块

? 3 个增强型捕捉 (ECAP) 模块

? 3 个增强型正交编码器脉冲 (EQEP) 模块

? 2 个模块化控制器区域网 (MCAN) 模块，具有完整 CAN-FD 支持

? 2 个快速串行接口发送器 (FSI_TX) 内核

? 6 个快速串行接口接收器 (FSI_RX) 内核 存储器控制器：

? 2 个多媒体卡/安全数字 (MMC/SD) 接口

– 一个 4 位，用于 SD/SDIO

– 一个 8 位，用于 eMMC

– 适用于高速卡在 3.3V 至 1.8V 电压之间切换的集成模拟开关

? 1 个通用存储器控制器 (GPMC)

– 具有 133MHz 时钟的 16 位并行总线或

– 具有 100MHz 时钟的 32 位并行总线

– 错误定位模块 (ELM) 支持

? 1 个可配置为八通道 SPI (OSPI) 闪存接口或一个四 通道 SPI (QSPI) 的闪存子系统 (FSS)

电源管理：

? 简化的电源时序

? 支持双电压 I/O

? 集成的 SDIO LDO 可为 SD 接口处理自动电压转换

? 集成了电压监控器，可对过欠压状态进行安全监控

? 集成了电源干扰检测器，可检测快速电源瞬变

功能安全：

? 以符合功能安全标准为目标

– 专为功能安全应用开发

– 将提供相关文档来协助进行符合 IEC 61508 标 准的功能安全系统设计

– 系统可满足 SIL 3 要求

– 对于 MCU 域，硬件完整性符合 SIL 2 要求

– 质量管理主域

– 安全相关认证

? 计划通过 IEC 61508 认证

– 计算临界存储器具有 ECC 或奇偶校验

– 部分内部总线互连具有 ECC 和奇偶校验

– 针对 CPU 和片上 RAM 的内置自检 (BIST)

– 带有外部错误引脚的错误信令模块 (ESM)

– 运行时安全诊断，包括：

? 电压、温度和时钟监控

? 窗口化看门狗计时器

? 用于内存完整性检查的 CRC 引擎

– 具有专用存储器、接口和 M4FSS 的 MCU 域， 能够与具有防止干扰 (FFI) 功能的更大 SoC 隔 离

? 独立互连

? 防火墙和超时垫圈

? 专用 PLL

? 专用 I/O 电源

? 单独复位

SoC 架构：

? 支持从 UART、I2C、OSPI/QSPI 闪存、SPI 闪 存、并行 NOR 闪存、并行 NAND 闪存、SD、 eMMC、USB 2.0、PCIe 和以太网接口的主引导

? 16nm FinFET 技术 封装选项：

? ALV FCBGA（441 引脚，带盖）Flip-Chip Ball Grid Array 封装，17.2mm × 17.2mm，0.8mm 间距

? ALX FC/CSP（293 引脚）(SIP) Flip-Chip Chip Scale Package 封装，11mm × 11mm，0.5mm 间 距

2 应用

? 可编程逻辑控制器 (PLC)

? 电机驱动器

? 远程 I/O

? 工业机器人

3 说明

AM243x 是 Sitara 高性能微控制器新增的工业级产品系列，专为需要结合实时通信和处理的工业应用（例如电机 驱动和远程 I/O 模块）而构建。

AM243x 系列具有多达四个 Cortex-R5F MCU 和一个 Cortex-M4F，可对性能进行 扩展。 AM243x SoC 架构旨在通过高性能 Arm Cortex-R5F 内核、紧密耦合的存储器组、可配置的 SRAM 分区和与外设 之间的专用低延迟路径提供出色的实时性能，从而实现数据快速进出 SoC。这种确定性架构允许 AM243x 处理伺 服驱动器中的严格控制环路，同时 FSI、GPMC、PWM、Δ-Σ 抽取滤波器和绝对编码器接口等外设可帮助启用 这些系统中的多种不同架构。

AM243x 中的 PRU-ICSSG 提供运行千兆位 TSN、EtherCAT、PROFINET、以太网/IP 和各种其他协议所需的灵 活工业通信功能。此外，PRU-ICSSG 还支持 SoC 中的其他接口，包括 Δ-Σ 抽取滤波器和绝对编码器接口。

可通过集成的 Cortex-M4F 及其专用外设启用功能安全特性，这些外设均可与 SoC 的其余部分隔离。AM243x 还 支持安全启动。