TDA4AH-Q1系列 用于传感器融合的汽车分析 SoC、带AI和视频编码器的L2、L3域控制器数据手册

TDA4VH-Q1 TDA4AH-Q1 TDA4VP-Q1 TDA4AP-Q1 处理器系列基于进化的 Jacinto™ 7 架构，针对 ADAS 和自动驾驶汽车 （AV） 应用，并建立在 TI 在 ADAS 处理器市场领导地位十多年积累的广泛市场知识之上。TDA4VH-Q1 TDA4AH-Q1 TDA4VP-Q1 TDA4VP-Q1 TDA4AP-Q1 器件将高性能计算、深度学习引擎、用于信号和图像处理的专用加速器独特地结合在一个符合功能安全要求的目标架构中，非常适合多种成像、视觉、雷达、传感器融合和 AI 应用，例如：机器人、移动机械、非公路车辆控制器、机器视觉、AI BOX、网关、零售自动化、 医学成像，等等。TDA4VH-Q1、TDA4AH-Q1、TDA4VP-Q1、TDA4AP-Q1 以行业领先的功率/性能比为传统和深度学习算法提供高性能计算，并具有高水平的系统集成度，为支持集中式 ECU 或独立传感器中的多种传感器模式的先进汽车平台提供可扩展性和更低的成本。关键内核包括具有标量和矢量内核的下一代 DSP、专用深度学习和传统算法加速器、用于通用计算的最新 Arm 和 GPU 处理器、集成的下一代成像子系统 （ISP）、视频编解码器、以太网集线器和隔离的 MCU 岛。所有功能均受到汽车级安全和安保硬件加速器的保护。
*附件：tda4ah-q1.pdf

关键性能核心概述

“C7x”下一代 DSP 将 TI 业界领先的 DSP 和 EVE 内核组合到一个更高性能的内核中，并增加了浮点矢量计算功能，从而在简化软件编程的同时实现对传统代码的向后兼容性。在 125°C 的典型汽车最坏结温下运行时，新型“MMAv2”深度学习加速器的单个实例可在业内最低的功率范围内实现高达 8 TOPS 的性能。 专用的 ADAS/AV 硬件加速器提供视觉预处理以及距离和运动处理，而不会影响系统性能。

通用计算核心和集成概述

Arm Cortex-A72 的独立八核集群配置有助于多作系统应用程序，对软件管理程序的需求最小。八个 Arm® Cortex-R5F® 子系统支持低级时序关键型处理任务，使 Arm® Cortex-A72® 不受应用影响。集成的 IMG BXS-4-64 GPU 提供高达 50 GFLOPS 的性能，可实现动态 3D 渲染，从而增强观看应用。TI 的第 7 代 ISP 以现有的世界级 ISP 为基础，具有处理更广泛传感器套件的灵活性、对更高位深度的支持以及针对分析应用的功能。集成的诊断和安全功能支持高达 ASIL-D/SIL-3 级别的作，而集成的安全功能可保护数据免受现代攻击。为了实现需要大量数据带宽的系统，包括 PCIe 集线器和千兆以太网交换机以及 CSI-2 端口，以支持许多传感器输入的吞吐量。为了进一步集成，TDA4VH-Q1 TDA4AH-Q1 TDA4VP-Q1 TDA4AP-Q1 系列还包括一个 MCU 岛，无需外部系统微控制器。

特性
处理器内核：

• 多达 4 个 C7x 浮点矢量 DSP，最高 1.0 GHz，320 GFLOPS，1024 GOPS

• 多达 4 个深度学习矩阵乘法加速器 （MMAv2），1.0 GHz 时高达 32 TOPS （8b）

• 两个视觉处理加速器 （VPAC），带有图像信号处理器 （ISP） 和多个视觉辅助加速器

• 深度和运动处理加速器 （DMPAC）

• 八个 Arm Cortex-A72 微处理器子系统，频率高达 2.0 GHz

  • 每个四核 Cortex-A72 群集 2MB 共享 L2 缓存
  • 每个 Cortex-A72 内核 32KB L1 DCache 和 48KB L1 ICache

• 8 个 Arm Cortex-R5F MCU，频率高达 1.0GHz

  • 16K I-Cache、16K D-Cache、64K L2 TCM
  • 两个 Arm Cortex-R5F MCU 位于隔离式 MCU 子系统中
  • 通用计算分区中的 6 个 Arm Cortex-R5F MCU

• GPU IMG BXS-4-64,256kB 缓存，高达 800 MHz，50 GFLOPS，4 GTexels/s

• 定制设计的互连结构，支持接近最大的处理权限内存子系统：

• 高达 8MB 的片上 L3 RAM，具有 ECC 和一致性

  • ECC 错误保护
  • 共享一致性缓存
  • 支持内部 DMA 引擎

• 多达 4 个带 ECC 的外部存储器接口 （EMIF） 模块

  • 支持 LPDDR4 内存类型
  • 支持高达 4266 MT/s 的速度
  • 高达 4x32-b 总线，具有高达 68 GB/s 的内联 ECC

• 通用内存控制器 （GPMC）

• MAIN 域中的 3x512KB 片上 SRAM，受 ECC 保护功能安全：

• 以符合功能安全为目标（在选定的零件编号上）

  • 专为功能安全应用而开发
  • 提供文档，以帮助 ISO 26262 功能安全系统设计达到 ASIL-D/SIL-3 目标
  • 系统功能高达 ASIL-D/SIL-3
  • 针对 MCU 域的硬件完整性高达 ASIL-D/SIL-3
  • 针对主域的硬件完整性高达 ASIL-B/SIL-2
  • 硬件完整性高达 ASIL-D/SIL-3，适用于主域的扩展 MCU （EMCU） 部分
  • 安全相关认证
    • ISO 26262 计划

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于第 1 季度结束的零件编号变体设备安全性（在选定的部件号上）：

• 具有安全运行时支持的安全启动

• 客户可编程根密钥，最高 RSA-4K 或 ECC-512

• 嵌入式硬件安全模块

• 加密硬件加速器 – 具有 ECC、AES、SHA、RNG、DES 和 3DES 的 PKA高速串行接口：

• 集成以太网交换机，支持多达 8 个 （TDA4xH） 或 4 个 （TDA4xP） 外部端口

  • 两个端口支持 5Gb、10Gb USXGMII/XFI
  • 所有端口均支持 1Gb、2.5Gb SGMII
  • 所有端口都可以支持 QSGMII。最多可以启用 2 个 （TDA4xH） 或 1 个 （TDA4xP） QSGMII，并使用所有 8 个或 4 个内部通道

• 高达 4x2-L/2x4L （TDA4xH） 或 2x2L/1x4L （TDA4xP） PCI-Express （PCIe） Gen3 控制器

  • 第 1 代 （2.5GT/s）、第 2 代 （5.0GT/s） 和第 3 代 （8.0GT/s）作，具有自动协商功能

• 一个 USB 3.0 双角色设备 （DRD） 子系统

  • 增强的 SuperSpeed Gen1 端口
  • 支持 Type-C 切换
  • 可独立配置为 USB 主机、USB 外围设备或 USB DRD

• 三个 CSI2.0 4L RX 加两个 CSI2.0 4L TX以太网：

• 两个 RGMII/RMII 接口汽车接口：

• 20 个模块化控制器局域网 （MCAN） 模块，完全支持 CAN-FD显示子系统：

• 两个 DSI 4L TX（高达 2.5k）

• 一个支持多显示器 （MST） 的 eDP/DP 接口

• 一个 DPI音频接口：

• 5 个多通道音频串行端口 （MCASP） 模块视频加速：

• H.264/H.265 编码/解码，高达 960MP/s （TDA4xH） 或 480MP/s （TDA4xP）闪存接口：

• 嵌入式多媒体卡接口 （ eMMC™ 5.1）

• 1 个安全数字 3.0 / 安全数字输入输出 3.0 接口 （SD3.0/SDIO3.0

• 具有两个通道的通用闪存存储 （UFS 2.1） 接口

• 两个独立的闪存接口配置为

  • 一个 OSPI 或 HyperBus™ 或 QSPI 闪存接口，以及
  • 一个 QSPI 闪存接口

  系统级芯片 （SoC） 架构：

• 16nm FinFET 技术

• 31 mm × 31 mm，间距为 0.8 mm，1414 引脚 FCBGA （ALY），支持 IPC 3 级 PCB 布线TPS6594-Q1 配套电源管理 IC （PMIC）：

• 功能安全支持高达 ASIL-D

• 灵活的映射以支持不同的用例

参数

方框图

1. 概述

• ‌产品系列‌：TDA4x SoC系列
• ‌具体型号‌：TDA4AH-Q1
• ‌应用领域‌：ADAS（高级驾驶辅助系统）、车载信息娱乐、数字座舱等汽车应用

2. 主要特性

• ‌高性能处理器‌：
  • 集成Arm® Cortex®-A72八核处理器，频率可达1.0 GHz
  • Arm® Cortex®-R5F八核MCU，分为隔离的MCU子系统和通用计算分区
• ‌图形处理单元‌：集成IMG BXS-4-64 GPU，频率高达800 MHz，提供50 GFLOPS的计算能力
• ‌深度学习加速器‌：集成MMAv2深度学习加速器，提升AI处理能力
• ‌高带宽接口‌：包括PCIe hub、Gigabit Ethernet switch和多个CSI-2端口，支持高数据吞吐量

3. 功能块图

• ‌核心处理单元‌：包括Cortex-A72应用核心、Cortex-R5F MCU子系统和GPU等
• ‌互连与外设‌：通过定制互连连接各处理单元和外设，如以太网、USB、CAN-FD等
• ‌安全与诊断‌：集成安全特性和诊断功能，支持ASIL-D/SIL-3级别的操作

4. 设备比较

• ‌处理器与加速器‌：与TDA4VH、TDA4VP、TDA4AP等型号在处理器核心数、GPU配置、深度学习加速器数量等方面存在差异
• ‌外设接口‌：各型号在外设接口的数量和类型上也有所不同，如UART、ADC、TIMER等

5. 终端配置与功能

• ‌引脚图与属性‌：详细描述了各引脚的信号类型、功能和连接要求
• ‌信号描述‌：对MCU域、MAIN域等主要信号进行了详细说明，包括ADC、UART、I2C、SPI等

6. 规格参数

• ‌绝对最大额定值‌：列出了电压、电流、温度等关键参数的最大值
• ‌推荐操作条件‌：提供了正常操作下的电压、温度范围
• ‌电气特性‌：详细描述了各信号的电平、时序等电气特性

7. 详细描述

• ‌处理器子系统‌：详细介绍了Cortex-A72、Cortex-R5F等处理器的架构和功能
• ‌加速器与协处理器‌：包括GPU、深度学习和运动感知加速器的详细功能和特性
• ‌其他子系统‌：如MSMC（多源存储控制器）、NAVSS（导航子系统）等的描述

8. 应用、实现与布局

• ‌设备连接与布局基础‌：提供了电源去耦、外部振荡器、JTAG接口、复位电路等的设计指南
• ‌具体外设的布局指南‌：如LPDDR4、OSPI/QSPI、USB等外设的PCB设计建议

9. 文档与支持

• ‌设备命名规范‌：解释了设备型号中的各个部分所代表的含义
• ‌工具与软件‌：介绍了支持TDA4AH-Q1开发的工具链，如Code Composer Studio IDE
• ‌支持资源‌：提供了文档更新通知、技术支持等资源的获取方式