AM243x 是 Sitara 工業級產品組合向高性能微控制器的擴展。AM243x 器件專為工業應用而構建，例如電機驅動器和遠程 I/O 模塊，這些應用需要實時通信和處理的結合。AM243x 系列通過多達四個 Cortex-R5F MCU、一個 Cortex-M4F 和兩個支持 Sitara 的千兆位 TSN PRU_ICSSG實例提供可擴展的性能。

AM243x SoC 架構旨在通過高性能 Arm Cortex-R5F 內核、緊耦合內存 （TCM） 組、可配置的 SRAM 分區以及進出外設的專用低延遲路徑提供一流的實時性能，以實現快速數據進出 SoC。這種確定性架構允許 AM243x 處理伺服驅動器中的嚴格控制環路，而 FSI、GPMC、ECAP、PPM 和編碼器接口等外設有助于實現這些系統中的許多不同架構。
*附件：am2431.pdf

該 SoC 提供靈活的工業通信功能，包括用于 EtherCAT 目標、PROFINET 設備、EtherNet/IP 適配器和 IO-Link 控制器的完整協議棧。該PRU_ICSSG進一步為基于千兆位和 TSN 的協議提供了功能。此外，該PRU_ICSSG還支持其他接口，包括UART接口、Σδ抽取濾波器和絕對編碼器接口。

功能安全功能可以通過集成的 Cortex-M4F 以及專用外設來啟用，這些外設都可以與 SoC 的其余部分隔離。AM243x 還支持安全啟動。

特性

• 多達 2× 雙核 Arm Cortex-R5F MCU 子系統，運行頻率高達 800MHz，高度集成，可實現實時處理
  • 雙核Arm Cortex-R5F集群支持雙核和單核運行
  • 每個 R5F 內核 32KB I 緩存和 32KB D 緩存，所有內存上都有 SECDED ECC
  • 單核：每個集群 128KB TCM（每個 R5F 核心 128KB TCM）
  • 雙核：每個集群 128KB TCM（每個 R5F 核心 64KB TCM）
• 1× 單核 Arm Cortex-M4F MCU，頻率高達 400MHz
  • 256KB SRAM，帶 SECDED ECC
• 高達 2MB 的片上 RAM （OCSRAM），帶 SECDED ECC：
  • 可以以 256KB 的增量劃分為較小的存儲庫，用于多達 8 個獨立的存儲器組
  • 每個內存組可以分配給單個內核，以方便軟件任務分區
• DDR 子系統 （DDRSS）
  • 支持 LPDDR4、DDR4 內存類型
  • 帶內聯 ECC 的 16 位數據總線
  • 支持高達 1600 MT/s 的速度
• 設備管理安全控制器 （DMSC-L）
  • 集中式 SoC 系統控制器
  • 管理系統服務，包括初始啟動、安全和時鐘/重置/電源管理
  • 通過消息管理器與各種處理單元進行通信
  • 用于優化未使用的外設的簡化接口
  • 通過JTAG和Trace接口的片上調試功能）
• 數據移動子系統 （DMSS）
  • 塊拷貝 DMA （BCDMA）
  • 數據包 DMA （PKTDMA）
  • 安全代理 （SEC_PROXY）
  • 環形加速器 （RINGACC）
• 時間同步子系統
  • 中央平臺時間同步 （CPTS） 模塊
  • 定時器管理器 （TIMERMANAGER），帶 1024 個定時器
  • 時間同步和比較事件中斷路由器
• 2×千兆工業通信子系統（PRU_ICSSG）
  • 可選支持 Profinet IRT、Profinet RT、EtherNet/IP、EtherCAT、時間敏感網絡 （TSN） 和其他網絡協議
  • 向后兼容 10/100Mb PRU-ICSS
  • 每個PRU_ICSSG包含：
    • 每片 3× PRU RISC 內核（每PRU_ICSSG 2× 片）
      • PRU 通用核心 （PRU）
      • PRU 實時單元內核 （PRU-RTU）
      • PRU 發射核心 （PRU-TX）
    • 每個 PRU 內核支持以下功能：
      • 帶 ECC 的指令 RAM
      • 寬側 RAM
      • 帶可選累加器 （MAC） 的乘法器
      • CRC16/32 硬件加速器
      • 用于大/小端轉換的字節交換
      • 用于 UDP 校驗和的 SUM32 硬件加速器
      • 用于搶占支持的任務管理器
    • 多達 2× 以太網端口
      • RGMII （10/100/1000）
      • MII （10/100）
    • 三個帶 ECC 的數據 RAM
    • 8 組 30 × 32 位寄存器暫存器存儲器
    • 中斷控制器和任務管理器
    • 2× 64 位工業以太網外設 （IEP），用于時間戳和其他時間同步功能
    • 18× Σ-Δ 濾波器模塊 （SDFM） 接口
      • 短路邏輯
      • 過流邏輯
    • 6× 多協議位置編碼器接口
    • 1× 增強型捕獲模塊 （ECAP）
    • 兼容 16550 的 UART
      • 專用 192MHz 時鐘，支持 12Mbps PROFIBUS
• 支持安全啟動
  • 硬件強制實施的信任根 （RoT）
  • 支持通過備份密鑰切換 RoT
  • 支持接管保護、IP 保護和防回滾保護
    • 支持加密加速
  • 會話感知加密引擎，能夠根據傳入數據流自動切換密鑰材料
• 支持加密核心
  • AES – 128/192/256 位密鑰大小
  • 3DES – 56/112/168 位密鑰大小
  • MD5、SHA1
  • SHA2 – 224/256/384/512 位密鑰大小
  • DRBG 與真隨機數生成器
  • PKA（公鑰加速器）協助 RSA/ECC 處理以實現安全啟動
• DMA 支持
  • 調試安全性
• 廣泛的防火墻支持隔離
• 安全看門狗/定時器/IPC
  • 安全存儲支持
  • XIP 模式下對 OSPI 接口的動態加密支持
  • 通過基于數據包的硬件加密引擎對數據（有效負載）加密/身份驗證的網絡安全支持
  • 用于密鑰和安全管理的安全協處理器 （DMSC-L），具有用于安全的專用設備級互連
• 6× 集成電路間 （I2C） 端口
• 9× 通用異步收發（UART）模塊
• 1× 12位模數轉換器（ADC）
  • 可配置采樣率高達 4MSPS
  • 8× 多路復用模擬輸入
• 7× 多通道串行外設接口 （SPI） 控制器
• 3× 通用 I/O （GPIO） 模塊
• 9×增強型脈寬調制器（EPWM）模塊
• 3×增強型捕獲 （ECAP） 模塊
• 3×增強型正交編碼器脈沖（EQEP）模塊
• 2×模塊化控制器局域網（MCAN）模塊，完全支持CAN-FD
• 2× 快速串行接口發射器 （FSITX） 內核
• 6× 快速串行接口接收器 （FSIRX） 內核

高速接口：

• 1× 集成以太網交換機支持：（CPSW）
  • 多達 2 個外部以太網端口
    • RGMII （10/100/1000）
    • RMII （10/100）
  • IEEE 1588（2008 年附錄 D、附錄 E、附錄 F）和 802.1AS PTP
  • 第 45 條 MDIO PHY 管理
  • 高能效以太網 （802.3az）
• 1× PCI-Express Gen2 控制器 （PCIE）
  • 支持 Gen2 單通道作
• 1× USB 3.1 雙角色設備 （DRD） 子系統 （USBSS）
  • 端口可配置為 USB 主機、USB 設備或 USB 雙角色設備
  • USB 設備：高速 （480Mbps） 和全速 （12Mbps）
  • USB 主機：SuperSpeed Gen1 （5Gbps）、高速 （480Mbps）、全速 （12Mbps） 和低速 （1.5Mbps）
  • 集成 USB VBUS 檢測
• 1× 串行器/解串器（SERDES）
  • 一個 SERDES PHY 通道，支持 PCI-Express Gen2 或 USB SuperSpeed Gen1
• 2× 多媒體卡/安全數字 （MMCSD） 接口
  • 一個用于 eMMC 的 8 位 （MMCSD0）
  • 一個用于MMCSD/SDIO（MMCSD1）的4位
  • 集成模擬開關，用于高速卡的電壓從 3.3V 切換到 1.8V
• 1× 通用內存控制器 （GPMC）
  • 16位并行總線，時鐘頻率為133MHz或
  • 32位并行總線，時鐘頻率為100MHz
  • 錯誤定位模塊 （ELM） 支持
• 1× 用于外部存儲器的閃存子系統 （FSS） 可配置為：
  • 1× 八通道 SPI （OSPI） 閃存接口
  • 或 1× 四通道 SPI （QSPI） 閃存接口
• 簡化的電源排序要求
• 雙電壓 I/O 支持 （3.3V / 1.8V）
• 集成SDIO LDO，用于處理SD接口的自動電壓轉換
• 用于監控過壓和欠壓情況的集成電壓監控器
• 集成電源毛刺檢測器，用于檢測快速電源瞬變

功能安全：

• 符合功能安全標準
  • 專為功能安全應用而開發
  • 可用于幫助 IEC 61508 功能安全系統設計的文檔
  • 系統能力高達 SIL 3
  • 硬件完整性高達 SIL 2
  • 安全相關認證
    • TüV SüD通過IEC 61508認證
  • ECC 或計算關鍵存儲器上的奇偶校驗
  • 用于 CPU 和片上 RAM 的內置自檢 （BIST）
  • 帶有專用錯誤引腳的錯誤信號模塊 （ESM）
  • 選定內部總線互連上的ECC和奇偶校驗
  • 運行時安全診斷，包括：
    • 電壓、溫度和時鐘監控
    • 窗口看門狗定時器
    • 用于內存完整性檢查的 CRC 引擎
  • MCU 域具有專用存儲器、接口和 M4FSS，能夠與具有無干擾 （FFI） 的大型 SoC 隔離，具有以下特點：
    • 獨立互連
    • 防火墻和超時墊圈
    • 受控復位隔離
    • 專用 MCU PLL 和 MMR 控制
    • 獨立的 I/O 電壓電源軌
• 支持從 OSPI/QSPI 閃存、SPI 閃存、并行 NOR 閃存、并行 NAND 閃存、UART、I2C、MMCSD、eMMC、USB、PCIe 和以太網接口啟動。
• 16納米FinFET技術
• ALV：17.2mm × 17.2mm，0.8mm 間距（441 引腳）[帶蓋] 倒裝芯片球柵陣列 （FCBGA）
• ALX：11.0mm × 11.0mm，0.5mm 間距（293 引腳）[包覆成型] 倒裝芯片芯片級封裝 （FCCSP）

參數

方框圖

?1. 核心特性?

• ?處理器架構?：
  • 雙核/四核Arm Cortex?-R5F MCU子系統（最高800MHz），支持實時處理。
  • 單核Arm Cortex?-M4F MCU（最高400MHz），專用于功能安全隔離場景。
  • 集成安全控制器（DMSC-L）和加密加速引擎（AES/SHA/ECC等）。
• ?內存子系統?：
  • 高達2MB帶ECC的片上RAM（OCSRAM），可分區為多個獨立內存塊。
  • 支持LPDDR4/DDR4（16位帶ECC，最高1600 MT/s）。
• ?工業通信?：
  • 2×千兆工業通信子系統（PRU_ICSSG），支持Profinet IRT/RT、EtherCAT、TSN等協議。
  • 集成硬件加速器（如CRC32、MAC單元）和低延遲外設接口（FSI、GPMC等）。

?2. 關鍵外設與接口?

• ?工業控制?：
  • 9×增強型PWM（EPWM）、3×編碼器接口（EQEP）、2×CAN-FD控制器。
  • 18×Sigma-Delta濾波器（SDFM）和6×多協議編碼器接口。
• ?高速連接?：
  • PCIe Gen2、USB 3.1 DRD（支持5Gbps）、千兆以太網（CPSW交換機）。
  • 雙MMC/SD接口（eMMC 8位 + SDIO 4位）。
• ?安全功能?：
  • 安全啟動（硬件強制信任根）、運行時安全診斷（電壓/時鐘監控、CRC校驗）。
  • 符合IEC 61508 SIL 2/SIL 3認證要求。

?3. 應用場景?

• ?典型應用?：
  • 可編程邏輯控制器（PLC）、工業機器人、電機驅動。
  • 遠程I/O模塊、網關設備、測試測量儀器。
• ?開發支持?：
  • 提供評估模塊（TMDSAM243）和LaunchPad（LPAM243x）。
  • 支持TI SDK和工業協議棧（如EtherCAT、PROFINET）。

?4. 封裝與型號?

• ?封裝選項?：
  • ALV：17.2mm × 17.2mm FCBGA（441引腳）。
  • ALX：11.0mm × 11.0mm FCCSP（293引腳，精簡外設）。
• ?型號差異?：
  • AM2434：4×R5F核心 + M4F，全功能外設。
  • AM2432/AM2431：縮減R5F核心數量及外設配置。

?5. 文檔結構?

• ?技術細節?：
  • 引腳配置（多路復用模式、電氣特性）。
  • 電源管理（雙電壓I/O、集成LDO）。
  • 功能安全設計（隔離域、故障檢測機制）。