中国电子技术网

设为首页 网站地图 加入收藏

 

[原创] TI AM3352智能家庭和能源网关参考设计

关键词:ARM Cortex-A8 MCU 家庭和工业自动化 医疗电子 智能玩具 打印机 AM3352

时间:2015-10-13 09:41:57       作者:TI       来源:中电网

AM335x微处理器基于ARM Cortex-A8处理器,具有增强型图像、图形处理、外设和工业接口选项,例如EtherCAT和PROFIBUS。该器件支持高级操作系统(HLOS)。TI免费提供Linux和Android。

AM335x微处理器包含图1所示之子系统,现分别简述如下:

微处理器单元(MPU)子系统基于ARM Cortex-A8处理器,PowerVR SGX图像加速器子系统提供3D图形加速功能,支持显示和游戏效果;

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,实现了独立操作和计时,提高了效率和灵活性。PRU-ICSS实现了其他外设接口和实时协议,例如EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、PROFIBUS、Ethernet Powerlink、Sercos等。此外,PRU-ICSS的可编程特性,以及获取引脚、事件和所有片上系统(SOC)资源的能力,让我们能够灵活地实现快速的实时响应、专门的数据处理操作和定制的外设接口,以及将任务从SoC的其它处理器内核上转移出去。

AM335x系列主要特性

GHz Sitara ARM Cortex-A8 32位RISC处理器
NEON SIMD协处理器
32KB L1指令和具有单误差检测(奇偶性)功能的32KB数据高速缓存
具有纠错码(ECC)的256KB L2高速缓存
176KB片上启动ROM
64KB专用RAM
模拟与调试–JTAG
中断控制器(中断请求多达128个)
片上存储器(共享L3 RAM)
64KB通用片上存储器控制器(OCMC)RAM
可以访问所有主机
支持快速唤醒
外部存储器接口(EMIF)
mDDR(LPDDR)、DDR2、DDR3、DDR3L控制器:
mDDR:200MHz时钟(400MHz数据速率)
DDR2:266MHz时钟(532MHz数据速率)
DDR3:400MHz时钟(800MHz数据速率)
DDR3L:400MHz时钟(800MHz数据速率)
16位数据总线
总可寻址空间:1GB
支持1个x16或2个x8存储器件配置
通用存储器控制器(GPMC)
灵活的、具有7种芯片选择(NAND、NOR、多路复用NOR、SRAM)的8位和16位异步存储器接口
采用BCH代码,支持4位、8位或16位ECC
采用汉明码,支持1位ECC
误差定位模块(ELM)
与GPMC一起使用,通过利用BCH算法生成的综合多项式来定位数据误差的地址
支持基于BCH算法的4位、8位和16位/512字节模块误差定位
可编程实时单元子系统和工业通信子系统(PRU-ICSS)
支持EtherCAT、PROFIBUS、PROFINET和EtherNet/IP等协议
2个可编程实时单元(PRU)
能够在200MHz频率下运行的32位加载/存储RISC处理器
具有单误差检测(奇偶性)功能的8KB指令RAM
具有单误差检测(奇偶性)功能的8KB数据RAM
具有64位累加器的单周期32位乘法器
增强型GPIO模块提供移进/移出支持和并行锁存
具有单误差检测(奇偶性)功能的12KB共享RAM
3个120字节寄存器库,每个PRU均可访问
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内资源上的本地互联总线
PRU-ICSS内的外设:
1个具有流量控制引脚的UART端口,支持高达12Mbps的传输速率
1个增强型采集(eCAP)模块
2个MII以太网端口,支持工业以太网,例如EtherCAT
1个MDIO端口
电源、复位和时钟管理(PRCM)模块
控制进入和退出待机与深度睡眠模式
负责睡眠排序、电源域断开排序、唤醒排序和电源域接通排序
时钟
用于为各种系统和外设时钟生成参考时钟的集成式15MHz~35MHz高频振荡器
支持子系统和外设的时钟使能与禁用控制,促使降低功耗
5个ADPLL,生成系统时钟(MPU子系统、DDR接口、USB和外设[MMC和SD、UART、SPI、I2C]、L3、L4、以太网、GFX[SGX530]、LCD像素时钟)
电源
2个不可切换电源域(实时时钟[RTC]、唤醒逻辑[WAKEUP])
3个可切换电源域(MPU子系统[MPU]、SGX530 [GFX]、外设和基础设施[PER])
实现了SmartReflex Class2B,从而能够根据晶片温度、制程变动和性能调节内核电压(自适应电压调节[AVS])
动态电压频率调节(DVFS)
实时时钟(RTC)
实时日期(日-月-年-周)和时间(时-分-秒)信息
内部32.768-kHz振荡器、RTC逻辑和1.1-V内部LDO
独立加电复位(RTC_PWRONRSTn)输入
外部唤醒活动专用输入引脚(EXT_WAKEUP)
可编程警报可用于为PRCM(用于唤醒)或Cortex-A8(用于事件通知)生成内部中断
可编程警报可与外部输出(PMIC_POWER_EN)一起使用,让电源管理IC恢复非RTC电源域
外设
2个具有集成式PHY的USB2.0高速OTG端口
2个工业千兆位级以太网MAC(10 Mbps、100 Mbps、1000Mbps)
集成开关
每个MAC均支持MII、RMII、RGMII和MDIO接口
以太网MAC和开关可以独立于其他功能而正常运行
IEEE1588v2精确时间协议(PTP)
2个控制器区域网络(CAN)端口
支持CAN Version2 PartsA和B
2个多通道音频串行端口(McASP)
频率高达50MHz的发射和接收时钟
每个McASP端口都有4个串行数据引脚,具有独立TX和RX时钟
支持时分多路复用(TDM)、Inter-IC Sound(I2)和类似的格式
支持数字音频接口传输(SPDIF、IEC60958-1和AES-3格式)
用于发射和接收的FIFO缓冲器(256字节)
6个UART
所有UART均支持IrDA和CIR模式
所有UART均支持RTS和CTS流量控制
UART1支持全调制解调器控制
2个主和从McSPI串行接口
2个芯片选择
频率高达4MHz
3个MMC、SD、SDIO端口
1位、4位和8位MMC、SD、SDIO模式
MMCSD0具有1.8V或3.3V操作专用的电源轨
数据传输速率:高达48MHz
支持卡检测和写保护
符合MMC4.3、SD、SDIO2.0技术规范的要求
3个I2C主和从接口
标准模式(高达100kHz)
快速模式(高达400kHz)
4个通用I/O(GPIO)引脚库
每个库都有32个GPIO引脚(与其他功能引脚复用)
GPIO引脚可被用作中断输入(每个库的中断输入多达2个)
3个外部DMA事件输入,还可用作中断输入
8个32位通用定时器
DMTIMER1是一款用于操作系统(OS)定时的1-ms定时器
DMTIMER4–DMTIMER7被输出
1个看门狗定时器
SGX530 3D图形引擎
基于Tile的架构提供了高达每秒20,000,000个多边形的性能
通用可扩展渲染引擎(USSE)是一款多线程引擎,整合了像素和顶点渲染功能
超过Microsoft VS3.0、PS3.0和OGL2.0的高级渲染特性集
Direct3D Mobile、OGL-ES1.1与2.0、OpenVG1.0和OpenMax的行业标准API支持
精细任务转换、负载均衡和电源管理
可编程高质量图像抗锯齿
统一存储器架构中用于OS操作的全虚拟化存储器寻址
LCD控制器
24位数据输出,8位/像素(RGB)
分辨率高达2048×2048(具有最高126-MHz像素时钟)
集成式LCD接口显示驱动(LIDD)控制器
集成式光栅控制器
集成式DMA引擎,将数据从外部帧缓冲器中拖出,而不会给处理器造成负担
512字深内部FIFO
支持的显示器类型:
字符显示器–利用LIDD控制器对这些显示器进行编程
无源矩阵LCD显示器–利用LCD光栅显示控制器来提供时序和数据,为无源显示器实现恒定图像刷新
有源矩阵LCD显示器——利用外部帧缓冲空间和内部DMA引擎来驱动流数据
12位逐次逼近寄存器(SAR)ADC
200K样本/秒
输入可以从通过8:1模拟开关多路复用的8个模拟输入中选择
可充当4线式、5线式或8线式电阻触摸屏控制器(TSC)接口
3个32位eCAP模块
可以配置成3个采集输入或3个辅助PWM输出
3个增强型高分辨PWM模块(eHRPWM)
具有时间和频率控制功能的专用16位时基计数器
可配置成6个单端、6个双缘对称或3个双缘不对称输出
3个32位增强型正交编码器脉冲(eQEP)模块
器件标识
生产ID
器件编号(唯一的JTAG ID)
器件修订(可以通过主机ARM读取)
调试接口支持
用于ARM(Cortex-A8和PRCM)与PRU-ICSS调试的JTAG和cJTAG
支持器件边界扫描
支持IEEE1500
DMA
片上增强型DMA控制器(EDMA)具有3个第三方传输控制器(TPTC)和1个第三方通道控制器(TPCC),支持64条可编程逻辑通道和8条QDMA通道。EDMA被用于:传输到和从片上存储器传输
传输到和从外部存储器(EMIF、GPMC、从外设)传输
处理器间通信(IPC)
集成了用于实现IPC、基于硬件的邮箱和用于实现Cortex-A8、PRCM与PRU-ICSS间进程同步的自旋锁
邮箱寄存器,可以生成中断
4个初启程序(Cortex-A8、PRCM、PRU0、PRU1)
自旋锁具有128个软件分配锁定寄存器
安全
加密硬件加速器(AES、SHA、PKA、RNG)
启动模式
启动模式可以通过锁存到PWRONRSTn复位输入引脚的上升沿上的启动配置引脚来选择
封装
298引脚S-PBGA-N298 Via Channel封装(ZCE后缀),0.65-mm球间距
324引脚S-PBGA-N324封装(ZCZ后缀),0.80-mm球间距

AM335x系列应用

游戏外设
自动售货机
家庭和工业自动化
称重仪
消费类医疗器械
教学控制台
打印机
高级玩具
智能收费系统

图1  AM335x系列功能框图

智能家庭和能源网关参考设计案例

智能家居和能源网关参考设计为智能家居和楼宇的能源系统的测量、管理与通信提供了实例设计。该实例设计是住宅和商业大厦中常见的不同通信接口之间的桥梁,例如WiFi、以太网、ZigBee或蓝牙。由于家庭和楼宇中的物品逐渐联网,所以网关设计需要能够灵活地容纳不同的RF标准,因为没有一个RF标准在主宰市场。该实例网关通过支持早期的RF标准(WiFI、蓝牙)和较新的RF标准(ZigBee、BLE)来解决这个问题。

智能家庭和能源网关参考设计主要特性

ZigBee、WiFi、蓝牙和NFC(近场通讯)共存允许同时执行不同的通信协议
无缝协议集成,实现了智能能源、照明和楼宇自动化
HAN(家庭区域网络)和LAN(局域网)/WAN(广域网)之间的桥梁
利用实例示意图、材料清单、设计文件和免费软件包下载链接来开发现实世界的智能家居和能量网关应用


图2  智能家庭和能源网关参考设计板外形图

图3  智能家庭和能源网关参考设计框图

图4  智能家庭和能源网关参考设计电路图
详情请见:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/am3352.pdf
http://www.ti.com/lit/df/tidr436/tidr436.pdf

 

猜你喜欢