Microchip Technology基于Arm? Cortex?-A5 CPU的車用SAMA5D29 MPU是高性能、低功耗嵌入式微處理器，運行頻率高達500MHz。符合AEC-Q100 2級標準的SAMA5D29 MPU支持多種存儲器，如DDR2、DDR3L、LPDDR2、LPDDR3、QSPI和e.MMC閃存。這些器件集成了功能強大的連接外設和用戶接口應用，包括兩個符合ISO標準的CAN-FD接口。

數據手冊：*附件：Microchip Technology SAMA5D29基于Arm? Cortex?-A5 CPU的車用MPU數據手冊.pdf

高級安全功能包括Arm? TrustZone?、防篡改檢測、安全數據存儲和安全啟動。該器件 還具有高性能加密加速器（AES、SHA和TRNG）。Microchip Technology SAMA5D29車用MPU可在-40°C至+105°C擴展工業溫度范圍內工作，隨附免費的Linux?發行版、MPLAB X IDE、MPLAB Harmony v3和裸金屬C示例。

特性

• ARM Cortex-A5內核
  • Armv7-A架構
  • Arm? TrustZone
  • NEON?媒體處理引擎
  • 高達500MHz
  • 8-Kb ETM/ETB
• 存儲器構架
  • 存儲器管理單元（MMU）
  • 32KB L1數據緩存、32KB L1指令緩存
  • 可配置128KB L2緩存，用作內部SRAM
  • 1x 128Kb內部亂碼SRAM
  • 1x 160Kb內置ROM
    • 64Kb嵌入引導加載程序/安全引導加載程序的加擾和可掩碼ROM
    • 96KB非加擾、不可屏蔽ROM，用于NAND閃存BCH ECC表
  • 高帶寬可加擾16位或32位雙數據速率 (DDR) 多端口動態RAM控制器支持高達512Mb 8組DDR2/DDR3 (僅DLL關閉) / DDR3L (僅DLL關閉) / LPDDR1/LPDDR2/LPDDR3，包括 "即時 "加密/解密路徑
  • 8位SLC/MLC NAND控制器，多達32位糾錯碼 (PMECC)
• 在典型條件下系統運行可達166MHz
  • 重置控制器 (RSTC)、關斷控制器 (SHDWC)、定期間隔定時器 (PIT)、獨立看門狗定時器 (WDT) 以及帶時鐘校準功能的安全實時時鐘 (RTC)
  • 一個系統用600MHz至1200MHz pll和一個優化用于高速USB的480MHz PLL
  • 用于音頻的數字小數分頻PLL（11.2896MHz和12.288MHz）
  • 內部低功耗12MHz RC和32kHz典型RC振蕩器
  • 可選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個高級中斷控制器 (AIC)
  • 1個安全高級中斷控制器 (SAIC)
  • 3個可編程外部時鐘信號
• 低功耗模式
  • 具有快速喚醒功能的超低功耗模式能力
  • 低功耗備份模式，具有5Kb SRAM和異步部分喚醒功能
    • 最多可喚醒9個引腳、UART接收、模擬比較
    • 快速喚醒能力
    • 擴展備用模式，自刷新模式中DDR
• 外設
  • LCD TFT控制器（LCDC），最高可達1024x768或1280x768（靜態圖像）。4個疊加、旋轉、后處理和α混合，24位并行RGB接口
  • ITU-R BT。601/656/1120圖像傳感器控制器 (ISC)，支持高達5M像素傳感器，并行12位接口，用于Raw Bayer、YCbCr、單色和JPEG壓縮傳感器接口。
  • 2個同步串行控制器 (SSC)、2個片間音頻控制器 (I2SC) 和1個立體聲D級 放大器 (CLASSD)
  • 1個外設觸摸屏控制器 (PTC)，最多8x X線和8x Y線（64通道電容式觸摸屏）
  • 1個脈沖密度調制接口控制器 (PDMIC)
  • 1個USB設備高速端口 (UDPHS) 和1個USB主機高速端口或2個USB主機高速端口 (UHPHS)
  • 1個USB主機高速端口，帶高速片間 (HSIC) 接口
  • 1x 10/100以太網MAC (GMAC)
    • 節能支持 (IEEE? 802.3az標準)
    • 以太網支持AVB，IEEE802.1AS時間戳
    • IEEE802.1Qav基于信用的流量整形硬件支持
    • IEEE1588精確時間協議（PTP）
  • 2個高速存儲器卡主機
    • SDMMC0：SD 3.0、eMMC 4.51、8位
    • SDMMC1：SD 2.0、eMMC 4.41、僅限4位
  • 2個主機/客戶端串行外設接口 (SPI)
  • 2個四串行外設接口 (QSPI)
  • 5個FLEXCOM (USART、SPI和TWI)
  • 5個UART
  • 2個主機CAN-FD (MCAN) 控制器，帶有基于SRAM的郵箱、時間和事件觸發傳輸以及32位時間戳單元 (TSU)
  • 備份區域 (RXLP) 中的1個Rx-only UART
  • 備份區域的1個模擬比較器控制器 (ACC)
  • 2個雙線接口 (TWIHS)，速率高達400-Kb/s，支持I^2^C協議和SMBUS
  • 1個全功能4通道16位脈寬調制 (PWM) 控制器
  • 2個 3通道32位定時器/計數器(TC)，支持基本的PWM模式
  • 1個12通道、12位模數轉換器 (ADC)，配備電阻式觸摸屏功能
• 安全性
  • 零功耗上電重置 (POR) 單元
  • 主晶振時鐘故障檢測器
  • 寫保護寄存器
  • 基于SHA256的完整性檢查監視器 (ICM)
  • 存儲器管理單元 (MMU)
  • 獨立看門狗
• 安全
  • 5Kb內部亂碼SRAM
    • 1Kb不可擦除篡改檢測
    • 4Kb可擦除篡改檢測
  • 256位加擾和可擦除寄存器
  • 多達8倍防篡改引腳，用于靜態或動態入侵檢測
  • 安全的引導加載程序
  • DDR和QSPI存儲器上的實時AES加密/解密 (AESB)
  • RTC包括對安全入侵的時間戳記錄
  • 可編程保險絲帶544x保險絲位的箱體（包括jtag保護和BMS）
• 硬件加密
  • SHA（SHA1、SHA224、SHA256、SHA384、SHA512）：符合FIPS PUB 180-2
  • AES：256、192、128位密鑰算法，符合FIPS PUB 197標準
  • TDES：符合FIPS PUB 46-3標準的2鍵或3鍵算法
  • 真隨機數發生器 (TRNG)，符合NIST特殊出版物800-22 Test Suite和FIPS PUBs 140-2以及140-3
• 高達128x I/O
  • 通過設置/清除寄存器可徹底編程
  • 每條I/O線路最多可復用8倍外設功能
  • 每條I/O線路可分配給外設或用作通用I/O。
  • PIO控制器采用同步輸出，一次寫入操作最多可提供32位數據輸出
• 采用289焊球LFBGA、14mm^2^ 、0.8mm腳距封裝

應用原理圖

Microchip SAMA5D29：面向高性能車載與工業應用的超低功耗 Arm Cortex-A5 MPU

概述

Microchip 的 SAMA5D29 是一款基于 Arm? Cortex?-A5 內核的高性能、超低功耗嵌入式微處理器（MPU），主頻最高可達 500 MHz 。該器件專為對安全性、能效和外設集成度要求嚴苛的車載、工業自動化和物聯網（IoT） 應用而設計。

SAMA5D29 通過了 AEC-Q100 Grade 2 認證，工作溫度范圍為 -40°C 至 +105°C ，具備出色的環境適應性，尤其適合汽車電子和惡劣工業環境。

核心架構與性能特性

CPU 與內存子系統

• Arm Cortex-A5 核心 ，支持 Armv7-A 架構與 TrustZone? 安全技術
• 集成 NEON? SIMD 引擎 與 浮點單元（FPU） ，適用于多媒體與信號處理加速
• 128 KB L2 緩存 ，可配置為 SRAM 使用
• 支持多種外部存儲器接口：
  • DDR2/DDR3/DDR3L/LPDDR1/LPDDR2/LPDDR3
  • 8位 SLC/MLC NAND Flash（支持 32 位 ECC）
  • QSPI 與 e.MMC Flash

安全與加密

SAMA5D29 在硬件層面提供了多層次的安全機制：

• 硬件加密引擎 ：支持 AES（128/192/256）、TDES、SHA（1/224/256/384/512）
• 真隨機數發生器（TRNG） ，符合 NIST 800-22 與 FIPS 140-2/3 標準
• 內存加密與完整性檢查 ：
  • 支持 DDR 與 QSPI 內存的“即時”加密解密（AESB）
  • 完整性檢查監控器（ICM）基于 SHA256
• 安全啟動與防篡改機制，支持 8 個動態/靜態篡改檢測引腳

豐富的外設與接口

SAMA5D29 提供了廣泛的外設資源，適用于多種應用場景：

顯示與圖像

• LCD TFT 控制器 ，最高支持 1280×768 分辨率，支持硬件疊加、旋轉與 Alpha 混合
• 圖像傳感器控制器（ISC） ，支持最高 5 Mpixel 傳感器，兼容 ITU-R BT.601/656/1120

通信接口

• 10/100 Mbps 以太網 MAC ，支持 IEEE1588 時間同步與 AVB
• 2× CAN-FD 控制器，適用于汽車網絡
• USB ：1× 高速主機 + 1× 高速設備，或 2× 高速主機 + 1× HSIC
• 多個 UART、SPI、I2C、FLEXCOM 接口

音頻與觸摸

• I2S、SSC、Class D 放大器 ，支持數字麥克風（PDMIC）
• 電容式觸摸控制器（PTC） ，支持 8×8 通道

模擬與定時

• 12 通道 12 位 ADC ，支持電阻式觸摸屏
• 4 通道 16 位 PWM + 6× 32 位定時器/計數器

低功耗設計

SAMA5D29 提供三種軟件可選的超低功耗模式：

1. Idle 模式 ：CPU 停止，外設保持運行
2. Ultra-Low-Power 模式 ：CPU 與部分時鐘停止，支持事件喚醒
3. Backup 模式 ：僅 RTC 與喚醒邏輯運行，支持 DDR 自刷新

此外，其事件系統允許外設在無 CPU 干預下直接交互，進一步降低系統功耗。

電源管理與推薦方案

Microchip 推薦使用 MCP16502 或 MCP16501 PMIC 為 SAMA5D29 供電，兩者均提供多路 DC-DC 降壓轉換器與 LDO，支持高效的電源管理與快速喚醒機制。

電源序列要求

• Group 1 ：VDDCORE、VDDUTMIC、VDDHSIC、VDDPLLA
• Group 2 ：其他電源軌（如 VDDIOP、VDDANA、VDDOSC 等）
• VDDFUSE ：僅在寫入熔絲時需供電

安全與功能安全特性

SAMA5D29 支持 IEC 60730 Class B 認證，具備以下安全機制：

• 時鐘監控與晶體失效檢測
• 獨立看門狗定時器
• 內存保護單元（MMU）
• 寫保護寄存器
• PWM 故障安全輸入

封裝與開發支持

SAMA5D29 采用 289 球 LFBGA 封裝（14×14 mm，0.8 mm 間距），適用于空間受限的應用場景。

開發支持包括：

• AutoSAR MCAL 庫
• Linux? 發行版 、 EGT 、Harmony 與 MPLAB? X 集成開發環境