AM67x处理器技术文档总结-电子发烧友网

AM67x 可扩展处理器系列基于进化的 Jacinto™ 7 架构，面向智能视觉相机和通用计算应用，并建立在 TI 十多年来在视觉处理器市场领导地位积累的广泛市场知识之上。AM67x 系列专为工厂自动化、楼宇自动化和其他市场中各种成本敏感型高性能计算应用而构建。

AM67x 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技术，并具有高水平的系统集成度，可为高级视觉相机应用实现可扩展性和降低成本。关键内核包括用于通用计算的最新 Arm 和 GPU 处理器、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、集成的下一代成像子系统（ISP）、视频编解码器和 MCU 内核。所有这些都受到工业级安全硬件加速器的保护。
*附件：am67a.pdf

AM67x 包含多达四个采用 64 位架构的 Arm® Cortex-A53® 内核、一个带图像信号处理器（ISP）和多个视觉辅助加速器的视觉处理加速器（VPAC）、深度学习（DL）、密集光流（DOF）视频和 3D 图形加速器、一个 Cortex-R5F® MCU 岛内核和两个用于设备和运行时管理的 Cortex-R5F® 内核。Cortex-A53 提供 Linux 应用所需的强大计算元素以及基于传统视觉计算的算法的实现。TI 的第 7 代 ISP 以现有的世界级 ISP 为基础，可以灵活地处理更广泛的传感器套件，包括 RGB-红外（RGB-IR），支持更高的位深度，并具有针对分析应用的功能。关键内核包括两个带有标量和矢量内核的“C7x”下一代 DSP、专用的“MMA”深度学习加速器以及一个 2.25MB 的大型 L2 内存，在典型的汽车最坏情况结温 125°C 下运行时，可在业界最低的功耗范围内实现高达 4 TOPS 的性能。

AM67x 集成了高速 IO，包括一个 PCIe Gen-3 （1L）和 3 端口千兆以太网交换机，带有一个内部端口和两个支持 TSN 的外部端口。此外，AM67x 中还包含广泛的外设集，以实现系统级连接，例如 USB、MMC/SD、四个 CSI2.0 摄像头接口、OSPI、CAN-FD 和 GPMC，用于与外部 ASIC/FPGA 的并行主机接口。AM67x 支持通过内置 HSM（硬件安全模块）进行 IP 保护的安全启动，并为功耗敏感型应用采用高级电源管理支持。

特性

处理器内核：

高达 64 位 Arm Cortex-A53 微处理器子系统，频率高达 1.4GHz
- 四核 Cortex-A53 集群，具有 512KB 二级共享缓存和 SECDED ECC
- 每个 A53 内核具有 32KB L1 DC ache 和带 SECDED ECC 的 32KB L1 ICache 和带奇偶校验保护
单核 Arm Cortex-R5F，频率高达 800MHz，与 FFI 集成为 MCU 通道的一部分
- 32KB ICache、32KB L1 DCache 和 64KB TCM，所有存储器上都有 SECDED ECC
- 512KB SRAM，带 SECDED ECC
单核 Arm Cortex-R5F，频率高达 800MHz，集成以支持设备管理
- 32KB ICache、32KB L1 DCache 和 64KB TCM，所有存储器上都有 SECDED ECC
单核 Arm Cortex-R5F，频率高达 800MHz，集成以支持运行时管理
- 32KB ICache、32KB L1 DCache 和 64KB TCM，所有存储器上都有 SECDED ECC
两个深度学习加速器（总共最多 4 个 TOPS），每个加速器具有：
- C7x 浮点，高达 40 GFLOPS，256 位矢量 DSP，最高 1.0GHz
- 矩阵乘法加速器（MMA），在高达 1.0GHz 时高达 2 TOPS （8b）
- 32KB L1 DCache 带 SECDED ECC 和 64KB L1 ICache 带奇偶校验保护
- 2.25MB 的 L2 SRAM，带 SECDED ECC
深度和运动处理加速器（DMPAC）
- 密集光流（DOF）加速器
- 立体声视差引擎（SDE）加速器
具有图像信号处理器（ISP）和多个视觉辅助加速器的视觉处理加速器（VPAC）：
- 600MP/秒 ISP
- 支持 12 位 RGB-IR
- 支持高达 16 位输入的 RAW 格式
- 线路支持高达 4096
- 宽动态范围（WDR）、镜头畸变校正（LDC）、视觉成像子系统（VISS）和多标量（MSC）支持
  - 输出颜色格式：8 位、12 位和 YUV 4：2：2、YUV 4：2：0、RGB、HSV/HSL

多媒体：

显示子系统
- 通过 OLDI/LVDS（1 个 OLDI-DL、1 个或 2 个 OLDI-SL）、DSI 或 DPI 提供三重显示支持
  - OLDI-SL（单链路）：60fps（165 MHz 像素时钟）时高达 1920 x 1080
  - OLDI-DL（双链路）：在 60fps（150 MHz 像素时钟）时高达 3840 x 1080
  - MIPI DSI：带 4 通道 MIPI® D-PHY 在 60fps（300 MHz 像素时钟）时支持高达 3840 x 1080
  - DPI（24 位 RGB 并行接口）：在 60fps（165 MHz 像素时钟）时高达 1920 x 1080
- 四个显示管道，支持硬件覆盖。每个显示器最多可以使用两个显示管道。
- 支持定格检测、数据正确性检查等安全功能
3D 图形处理单元
- IMG BXS-4-64，带 256KB 缓存
- 高达 50 GFLOPS
- 单着色器核心
- OpenGL ES3.2 和 Vulkan 1.2 API 支持
四摄像头串行接口（CSI-2）接收器，带 4 通道 D-PHY
- 符合 MIPI® CSI-2 v1.3 + MIPI® D-PHY 1.2
- CSI-RX 支持 1、2、3 或 4 个数据通道模式，每通道高达 2.5Gbps
一个带 4 通道 D-PHY 的 CSI2.0 发射器（与 MIPI DSI 共享）
- CSI-TX 支持 1、2 或 4 个数据通道模式，每通道高达 2.5Gbps
视频编码器/解码器
- 支持 HEVC （H.265） 5.1 级高级主配置文件
- 支持 5.2 级的 H.264 BaseLine/Main/High 配置文件
- 支持高达 4K 超高清分辨率（3840 × 2160）
  - 高达 400MP/s 的运行速度
Motion JPEG 编码速度为 416MPixels/s，分辨率高达 4K UHD（3840 × 2160）

内存子系统：

专用于关键处理内核的片上 RAM
- 256KB 片上 RAM （OCRAM），带 SECDED ECC
- 256KB 片上 RAM，在 SMS 子系统中具有 SECDED ECC
- 512KB 片上 RAM，带 SECDED ECC，位于 Cortex-R5F MCU 子系统中
- 64KB片上RAM，在R5F设备管理器子系统中具有SECDED ECC
- 64KB片上RAM，带SECDED ECC，位于R5F运行时管理器子系统中
- 每个 C7x 深度学习加速器中配备 2.25MB 的 L2 SRAM，带 SECDED ECC（总容量高达 4.5MB）
DDR 子系统（DDRSS）
- 支持 LPDDR4 内存类型
- 带内联 ECC 的 32 位数据总线
- 支持高达 4000MT/s 的速度
- 最大 LPDDR4 大小为 8GB

功能安全：

符合功能安全标准（在特定部件号上）
- 专为功能安全应用而开发
- 将提供文档以帮助 IEC 61508 功能安全系统设计
- 系统能力高达 SIL 3 目标
- 硬件完整性高达 SIL 2 目标
- 安全相关认证
  - 计划通过IEC 61508

安全：

支持安全启动
- 硬件强制实施的信任根（RoT）
- 支持通过备份密钥切换 RoT
- 支持接管保护、IP 保护和防回滚保护
支持可信执行环境（TEE）
- 基于 Arm TrustZone 的 TEE
- 广泛的防火墙支持隔离
- 安全看门狗/定时器/IPC
- 安全存储支持
- 回放保护内存块（RPMB）支持
专用安全控制器，具有用户可编程的 HSM 内核和专用安全 DMA 和 IPC 子系统，用于隔离处理
支持加密加速
- 会话感知加密引擎，能够根据传入数据流自动切换密钥材料
支持加密核心
- AES – 128/192/256 位密钥大小
- SHA2 – 224/256/384/512 位密钥大小
- DRBG 与真随机数生成器
- PKA（公钥加速器）协助 RSA/ECC 处理以实现安全启动
调试安全性
- 安全的软件控制调试访问
- 安全感知调试

高速接口：

PCI-Express Gen3 单通道控制器（PCIE）
- 具有自动协商功能的 Gen1 （2.5GT/s）、Gen2 （5.0GT/s）和 Gen3 （8.0GT/s）作
集成以太网交换机支持（总共 2 个外部端口）
- RMII（10/100）或 RGMII （10/100/1000）或 SGMII （1Gbps）
- IEEE1588（附录 D、附录 E、附录 F，附有 802.1AS PTP）
- 第 45 条 MDIO PHY 管理
- 基于 ALE 引擎的数据包分类器，具有 512 个分类器
- 基于优先级的流量控制
- 时间敏感网络（TSN）支持
- 四个 CPU H/W 中断起搏
- 硬件中的 IP/UDP/TCP 校验和卸载
USB3.1-Gen1 端口
- 一个增强型 SuperSpeed Gen1 端口
- 端口可配置为 USB 主机、USB 外设或 USB 双角色设备
- 集成 USB VBUS 检测
USB2.0 端口
- 端口可配置为 USB 主机、USB 外设或 USB 双角色设备（DRD 模式）
- 集成 USB VBUS 检测

通用连接和汽车接口：

9 个通用异步接收器-发射器（UART）
5 个串行外设接口（SPI）控制器
7 个集成电路间（I2C）端口
5 个多通道音频串行端口（McASP）
通用 I/O （GPIO），所有 LVCMOS I/O 均可配置为 GPIO
4 个支持 CAN-FD 的控制器局域网（CAN）模块

媒体和数据存储：

3 个安全数字（SD）（4b+4b+8b）接口
- 1 个 8 位 eMMC 接口，速度高达 HS400
- 2 个 4 位 SD/SDIO 接口，最高可达 UHS-I
- 符合 eMMC 5.1、SD 3.0 和 SDIO 3.0 版
1× 通用存储器控制器（GPMC），最高可达 133MHz
支持 DDR / SDR 的 OSPI/QSPI
- 支持串行 NAND 和串行 NOR 闪存
- 4GBytes 内存地址支持
- 具有可选动态加密的 XIP 模式

技术/封装：

16纳米FinFET技术
18 mm x 18 mm，0.65 mm 间距，带 VCA （AMW）

配套电源管理解决方案：

符合功能安全标准，支持高达 ASIL-B 或 SIL-2 目标
TPS6522x PMIC
TPS6287x 可堆叠、快速瞬态降压

参数

方框图

‌1. 产品概述‌

‌型号‌：AM67x系列（包括AM67、AM67A），基于Jacinto™ 7架构，面向智能视觉摄像头和通用计算应用。
‌工艺‌：16nm FinFET技术，封装为18mm×18mm FCBGA（594球）。
‌目标市场‌：工业自动化、建筑自动化、机器视觉、视频监控等高性能计算场景。

‌2. 核心特性‌

‌处理器核心‌：
- 四核Arm® Cortex®-A53（最高1.4GHz），512KB共享L2缓存。
- 单核Cortex-R5F（800MHz），支持功能安全（SIL 2/ASIL B）。
‌加速器‌：
- 深度学习加速器（4 TOPS）：C7x浮点DSP + MMA矩阵加速。
- 视觉处理单元（VPAC）：支持RGB-IR、12-bit RAW输入，600MP/s ISP。
- 视频编解码：H.265/H.264 4K@60fps，JPEG编码416MP/s。
‌多媒体‌：
- 三显示输出（OLDI/LVDS/DSI/DPI），支持4K分辨率。
- 4x CSI-2摄像头接口（4 Lane），1x CSI-2 TX接口。