Microchip Technology基于Arm® Cortex®-A5 CPU的车用SAMA5D29 MPU是高性能、低功耗嵌入式微处理器，运行频率高达500MHz。符合AEC-Q100 2级标准的SAMA5D29 MPU支持多种存储器，如DDR2、DDR3L、LPDDR2、LPDDR3、QSPI和e.MMC闪存。这些器件集成了功能强大的连接外设和用户接口应用，包括两个符合ISO标准的CAN-FD接口。

数据手册：*附件：Microchip Technology SAMA5D29基于Arm® Cortex®-A5 CPU的车用MPU数据手册.pdf

高级安全功能包括Arm® TrustZone®、防篡改检测、安全数据存储和安全启动。该器件 还具有高性能加密加速器（AES、SHA和TRNG）。Microchip Technology SAMA5D29车用MPU可在-40°C至+105°C扩展工业温度范围内工作，随附免费的Linux®发行版、MPLAB X IDE、MPLAB Harmony v3和裸金属C示例。

特性

• ARM Cortex-A5内核
  • Armv7-A架构
  • Arm® TrustZone
  • NEON™媒体处理引擎
  • 高达500MHz
  • 8-Kb ETM/ETB
• 存储器构架
  • 存储器管理单元（MMU）
  • 32KB L1数据缓存、32KB L1指令缓存
  • 可配置128KB L2缓存，用作内部SRAM
  • 1x 128Kb内部乱码SRAM
  • 1x 160Kb内置ROM
    • 64Kb嵌入引导加载程序/安全引导加载程序的加扰和可掩码ROM
    • 96KB非加扰、不可屏蔽ROM，用于NAND闪存BCH ECC表
  • 高带宽可加扰16位或32位双数据速率 (DDR) 多端口动态RAM控制器支持高达512Mb 8组DDR2/DDR3 (仅DLL关闭) / DDR3L (仅DLL关闭) / LPDDR1/LPDDR2/LPDDR3，包括 "即时 "加密/解密路径
  • 8位SLC/MLC NAND控制器，多达32位纠错码 (PMECC)
• 在典型条件下系统运行可达166MHz
  • 重置控制器 (RSTC)、关断控制器 (SHDWC)、定期间隔定时器 (PIT)、独立看门狗定时器 (WDT) 以及带时钟校准功能的安全实时时钟 (RTC)
  • 一个系统用600MHz至1200MHz pll和一个优化用于高速USB的480MHz PLL
  • 用于音频的数字小数分频PLL（11.2896MHz和12.288MHz）
  • 内部低功耗12MHz RC和32kHz典型RC振荡器
  • 可选32.768Hz低功耗晶振和8MHz至24MHz晶振
  • 51x DMA通道，包括2x 16通道64位中央DMA控制器
  • 1个高级中断控制器 (AIC)
  • 1个安全高级中断控制器 (SAIC)
  • 3个可编程外部时钟信号
• 低功耗模式
  • 具有快速唤醒功能的超低功耗模式能力
  • 低功耗备份模式，具有5Kb SRAM和异步部分唤醒功能
    • 最多可唤醒9个引脚、UART接收、模拟比较
    • 快速唤醒能力
    • 扩展备用模式，自刷新模式中DDR
• 外设
  • LCD TFT控制器（LCDC），最高可达1024x768或1280x768（静态图像）。4个叠加、旋转、后处理和α混合，24位并行RGB接口
  • ITU-R BT。601/656/1120图像传感器控制器 (ISC)，支持高达5M像素传感器，并行12位接口，用于Raw Bayer、YCbCr、单色和JPEG压缩传感器接口。
  • 2个同步串行控制器 (SSC)、2个片间音频控制器 (I2SC) 和1个立体声D级 放大器 (CLASSD)
  • 1个外设触摸屏控制器 (PTC)，最多8x X线和8x Y线（64通道电容式触摸屏）
  • 1个脉冲密度调制接口控制器 (PDMIC)
  • 1个USB设备高速端口 (UDPHS) 和1个USB主机高速端口或2个USB主机高速端口 (UHPHS)
  • 1个USB主机高速端口，带高速片间 (HSIC) 接口
  • 1x 10/100以太网MAC (GMAC)
    • 节能支持 (IEEE® 802.3az标准)
    • 以太网支持AVB，IEEE802.1AS时间戳
    • IEEE802.1Qav基于信用的流量整形硬件支持
    • IEEE1588精确时间协议（PTP）
  • 2个高速存储器卡主机
    • SDMMC0：SD 3.0、eMMC 4.51、8位
    • SDMMC1：SD 2.0、eMMC 4.41、仅限4位
  • 2个主机/客户端串行外设接口 (SPI)
  • 2个四串行外设接口 (QSPI)
  • 5个FLEXCOM (USART、SPI和TWI)
  • 5个UART
  • 2个主机CAN-FD (MCAN) 控制器，带有基于SRAM的邮箱、时间和事件触发传输以及32位时间戳单元 (TSU)
  • 备份区域 (RXLP) 中的1个Rx-only UART
  • 备份区域的1个模拟比较器控制器 (ACC)
  • 2个双线接口 (TWIHS)，速率高达400-Kb/s，支持I^2^C协议和SMBUS
  • 1个全功能4通道16位脉宽调制 (PWM) 控制器
  • 2个 3通道32位定时器/计数器(TC)，支持基本的PWM模式
  • 1个12通道、12位模数转换器 (ADC)，配备电阻式触摸屏功能
• 安全性
  • 零功耗上电重置 (POR) 单元
  • 主晶振时钟故障检测器
  • 写保护寄存器
  • 基于SHA256的完整性检查监视器 (ICM)
  • 存储器管理单元 (MMU)
  • 独立看门狗
• 安全
  • 5Kb内部乱码SRAM
    • 1Kb不可擦除篡改检测
    • 4Kb可擦除篡改检测
  • 256位加扰和可擦除寄存器
  • 多达8倍防篡改引脚，用于静态或动态入侵检测
  • 安全的引导加载程序
  • DDR和QSPI存储器上的实时AES加密/解密 (AESB)
  • RTC包括对安全入侵的时间戳记录
  • 可编程保险丝带544x保险丝位的箱体（包括jtag保护和BMS）
• 硬件加密
  • SHA（SHA1、SHA224、SHA256、SHA384、SHA512）：符合FIPS PUB 180-2
  • AES：256、192、128位密钥算法，符合FIPS PUB 197标准
  • TDES：符合FIPS PUB 46-3标准的2键或3键算法
  • 真随机数发生器 (TRNG)，符合NIST特殊出版物800-22 Test Suite和FIPS PUBs 140-2以及140-3
• 高达128x I/O
  • 通过设置/清除寄存器可彻底编程
  • 每条I/O线路最多可复用8倍外设功能
  • 每条I/O线路可分配给外设或用作通用I/O。
  • PIO控制器采用同步输出，一次写入操作最多可提供32位数据输出
• 采用289焊球LFBGA、14mm^2^ 、0.8mm脚距封装

应用原理图

Microchip SAMA5D29：面向高性能车载与工业应用的超低功耗 Arm Cortex-A5 MPU

概述

Microchip 的 SAMA5D29 是一款基于 Arm® Cortex®-A5 内核的高性能、超低功耗嵌入式微处理器（MPU），主频最高可达 500 MHz 。该器件专为对安全性、能效和外设集成度要求严苛的车载、工业自动化和物联网（IoT） 应用而设计。

SAMA5D29 通过了 AEC-Q100 Grade 2 认证，工作温度范围为 -40°C 至 +105°C ，具备出色的环境适应性，尤其适合汽车电子和恶劣工业环境。

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核心架构与性能特性

CPU 与内存子系统

• Arm Cortex-A5 核心 ，支持 Armv7-A 架构与 TrustZone® 安全技术
• 集成 NEON™ SIMD 引擎 与 浮点单元（FPU） ，适用于多媒体与信号处理加速
• 128 KB L2 缓存 ，可配置为 SRAM 使用
• 支持多种外部存储器接口：
  • DDR2/DDR3/DDR3L/LPDDR1/LPDDR2/LPDDR3
  • 8位 SLC/MLC NAND Flash（支持 32 位 ECC）
  • QSPI 与 e.MMC Flash

安全与加密

SAMA5D29 在硬件层面提供了多层次的安全机制：

• 硬件加密引擎 ：支持 AES（128/192/256）、TDES、SHA（1/224/256/384/512）
• 真随机数发生器（TRNG） ，符合 NIST 800-22 与 FIPS 140-2/3 标准
• 内存加密与完整性检查 ：
  • 支持 DDR 与 QSPI 内存的“即时”加密解密（AESB）
  • 完整性检查监控器（ICM）基于 SHA256
• 安全启动与防篡改机制，支持 8 个动态/静态篡改检测引脚

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丰富的外设与接口

SAMA5D29 提供了广泛的外设资源，适用于多种应用场景：

显示与图像

• LCD TFT 控制器 ，最高支持 1280×768 分辨率，支持硬件叠加、旋转与 Alpha 混合
• 图像传感器控制器（ISC） ，支持最高 5 Mpixel 传感器，兼容 ITU-R BT.601/656/1120

通信接口

• 10/100 Mbps 以太网 MAC ，支持 IEEE1588 时间同步与 AVB
• 2× CAN-FD 控制器，适用于汽车网络
• USB ：1× 高速主机 + 1× 高速设备，或 2× 高速主机 + 1× HSIC
• 多个 UART、SPI、I²C、FLEXCOM 接口

音频与触摸

• I²S、SSC、Class D 放大器 ，支持数字麦克风（PDMIC）
• 电容式触摸控制器（PTC） ，支持 8×8 通道

模拟与定时

• 12 通道 12 位 ADC ，支持电阻式触摸屏
• 4 通道 16 位 PWM + 6× 32 位定时器/计数器

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低功耗设计

SAMA5D29 提供三种软件可选的超低功耗模式：

1. Idle 模式 ：CPU 停止，外设保持运行
2. Ultra-Low-Power 模式 ：CPU 与部分时钟停止，支持事件唤醒
3. Backup 模式 ：仅 RTC 与唤醒逻辑运行，支持 DDR 自刷新

此外，其事件系统允许外设在无 CPU 干预下直接交互，进一步降低系统功耗。

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电源管理与推荐方案

Microchip 推荐使用 MCP16502 或 MCP16501 PMIC 为 SAMA5D29 供电，两者均提供多路 DC-DC 降压转换器与 LDO，支持高效的电源管理与快速唤醒机制。

电源序列要求

• Group 1 ：VDDCORE、VDDUTMIC、VDDHSIC、VDDPLLA
• Group 2 ：其他电源轨（如 VDDIOP、VDDANA、VDDOSC 等）
• VDDFUSE ：仅在写入熔丝时需供电

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安全与功能安全特性

SAMA5D29 支持 IEC 60730 Class B 认证，具备以下安全机制：

• 时钟监控与晶体失效检测
• 独立看门狗定时器
• 内存保护单元（MMU）
• 写保护寄存器
• PWM 故障安全输入

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封装与开发支持

SAMA5D29 采用 289 球 LFBGA 封装（14×14 mm，0.8 mm 间距），适用于空间受限的应用场景。

开发支持包括：

• AutoSAR MCAL 库
• Linux® 发行版 、 EGT 、Harmony 与 MPLAB® X 集成开发环境