TDA4APE-Q1 用于具有 AI 和視頻協(xié)處理功能的 L2 域控制器的汽車片上系統(tǒng)數(shù)據(jù)手冊(cè)

TDA4VPE-Q1 TDA4APE-Q1 處理器系列基于進(jìn)化的 Jacinto? 7 架構(gòu)，針對(duì) ADAS 和自動(dòng)駕駛汽車 （AV） 應(yīng)用，并建立在 TI 在 ADAS 處理器市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位十多年積累的廣泛市場(chǎng)知識(shí)之上。TDA4VPE-Q1 TDA4APE-Q1 器件將高性能計(jì)算、深度學(xué)習(xí)引擎、用于信號(hào)和圖像處理的專用加速器獨(dú)特地組合在符合功能安全要求的目標(biāo)架構(gòu)中，非常適合多種成像、視覺、雷達(dá)、傳感器融合和 AI 應(yīng)用，例如：機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)械、非公路車輛控制器、機(jī)器視覺、AI BOX、網(wǎng)關(guān)、零售自動(dòng)化、醫(yī)學(xué)成像、 等等。TDA4VPE-Q1 TDA4APE-Q1 以行業(yè)領(lǐng)先的功耗/性能比為傳統(tǒng)和深度學(xué)習(xí)算法提供高性能計(jì)算，并具有高水平的系統(tǒng)集成度，為支持集中式 ECU 或獨(dú)立傳感器中的多種傳感器模式的先進(jìn)汽車平臺(tái)提供可擴(kuò)展性和更低的成本。關(guān)鍵內(nèi)核包括具有標(biāo)量和矢量?jī)?nèi)核的下一代 DSP、專用深度學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)算法加速器、用于通用計(jì)算的最新 Arm 和 GPU 處理器、集成的下一代成像子系統(tǒng) （ISP）、視頻編解碼器、以太網(wǎng)集線器和隔離的 MCU 島。所有功能均受到汽車級(jí)安全和安保硬件加速器的保護(hù)。
*附件：tda4ape-q1.pdf

關(guān)鍵性能核心概述

“C7x”下一代 DSP 將 TI 業(yè)界領(lǐng)先的 DSP 和 EVE 內(nèi)核組合到一個(gè)更高性能的內(nèi)核中，并增加了浮點(diǎn)矢量計(jì)算功能，從而在簡(jiǎn)化軟件編程的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)代碼的向后兼容性。在 125°C 的典型汽車最壞結(jié)溫下運(yùn)行時(shí)，新型“MMAv2”深度學(xué)習(xí)加速器的單個(gè)實(shí)例可在業(yè)內(nèi)最低的功率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高達(dá) 8 TOPS 的性能。 專用的 ADAS/AV 硬件加速器提供視覺預(yù)處理以及距離和運(yùn)動(dòng)處理，而不會(huì)影響系統(tǒng)性能。

通用計(jì)算核心和集成概述

Arm Cortex-A72 的獨(dú)立四核集群配置有助于多作系統(tǒng)應(yīng)用程序，對(duì)軟件管理程序的需求最小。四個(gè) Arm? Cortex-R5F? 子系統(tǒng)支持低級(jí)時(shí)序關(guān)鍵型處理任務(wù)，使 Arm? Cortex-A72? 不受應(yīng)用影響。集成的 IMG BXS-4-64 GPU 提供高達(dá) 50GFLOPS 的動(dòng)態(tài) 3D 渲染，以增強(qiáng)觀看應(yīng)用。TI 的第 7 代 ISP 以現(xiàn)有的世界級(jí) ISP 為基礎(chǔ)，具有處理更廣泛傳感器套件的靈活性、對(duì)更高位深度的支持以及針對(duì)分析應(yīng)用的功能。集成的診斷和安全功能支持高達(dá) ASIL-D/SIL-3 級(jí)別的作，而集成的安全功能可保護(hù)數(shù)據(jù)免受現(xiàn)代攻擊。為了實(shí)現(xiàn)需要大量數(shù)據(jù)帶寬的系統(tǒng)，包括 PCIe 集線器和千兆以太網(wǎng)交換機(jī)以及 CSI-2 端口，以支持許多傳感器輸入的吞吐量。為了進(jìn)一步集成，TDA4VPE-Q1 TDA4APE-Q1 系列還包括一個(gè) MCU 島，無(wú)需外部系統(tǒng)微控制器。

特性
處理器內(nèi)核：

• 多達(dá) 3 個(gè) C7x 浮點(diǎn)、矢量 DSP、高達(dá) 1.0GHz、240GFLOPS、768GOPS

• 多達(dá) 2 個(gè)深度學(xué)習(xí)矩陣乘法加速器 （MMAv2），在 1.0GHz 時(shí)高達(dá) 16TOPS （8b）

• 最多兩個(gè)帶有圖像信號(hào)處理器 （ISP） 和多個(gè)視覺輔助加速器的視覺處理加速器 （VPAC）

• 深度和運(yùn)動(dòng)處理加速器 （DMPAC）

• 四個(gè) Arm Cortex-A72 微處理器子系統(tǒng)，頻率高達(dá) 2.0GHz

  • 每個(gè)四核 Cortex-A72 群集 2MB 共享 L2 緩存
  • 每個(gè) Cortex-A72 內(nèi)核 32KB L1 DCache 和 48KB L1 ICache

• 8 個(gè) Arm Cortex-R5F MCU，頻率高達(dá) 1.0GHz

  • 16K I-Cache、16K D-Cache、64K L2 TCM
  • 兩個(gè) Arm Cortex-R5F MCU 位于隔離式 MCU 子系統(tǒng)中
  • 通用計(jì)算分區(qū)中的 6 個(gè) Arm Cortex-R5F MCU

• GPU IMG BXS-4-64,256kB 緩存，高達(dá) 800MHz，50GFLOPS，4GTexels/s （TDA4VPE）

• 定制設(shè)計(jì)的互連結(jié)構(gòu)，支持接近最大的處理權(quán)限內(nèi)存子系統(tǒng)：

• 高達(dá) 8MB 的片上 L3 RAM，具有 ECC 和一致性

  • ECC 錯(cuò)誤保護(hù)
  • 共享一致性緩存
  • 支持內(nèi)部 DMA 引擎

• 最多兩個(gè)帶 ECC 的外部?jī)?nèi)存接口 （EMIF） 模塊

  • 支持 LPDDR4 內(nèi)存類型
  • 支持高達(dá) 4266MT/s 的速度
  • 多達(dá) 2x32-b 總線，具有高達(dá) 34GB/s 的內(nèi)聯(lián) ECC

• 通用內(nèi)存控制器 （GPMC）

• MAIN 域中的 3x512KB 片上 SRAM，受 ECC 保護(hù)功能安全：

• 以符合功能安全為目標(biāo)（在選定的零件編號(hào)上）

  • 專為功能安全應(yīng)用而開發(fā)
  • 提供文檔，以幫助 ISO 26262 功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到 ASIL-D/SIL-3 目標(biāo)
  • 系統(tǒng)功能高達(dá) ASIL-D/SIL-3
  • 針對(duì) MCU 域的硬件完整性高達(dá) ASIL-D/SIL-3
  • 針對(duì)主域的硬件完整性高達(dá) ASIL-B/SIL-2
  • 硬件完整性高達(dá) ASIL-D/SIL-3，適用于主域的擴(kuò)展 MCU （EMCU） 部分
  • 安全相關(guān)認(rèn)證
    • ISO 26262 計(jì)劃

• 符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)，適用于第 1 季度結(jié)束的零件編號(hào)變體設(shè)備安全性（在選定的部件號(hào)上）：

• 具有安全運(yùn)行時(shí)支持的安全啟動(dòng)

• 客戶可編程根密鑰，最高 RSA-4K 或 ECC-512

• 嵌入式硬件安全模塊

• 加密硬件加速器 – 具有 ECC、AES、SHA、RNG、DES 和 3DES 的 PKA高速串行接口：

• 集成以太網(wǎng)交換機(jī)，支持 4 個(gè)外部端口

  • 兩個(gè)端口支持 5Gb、10Gb USXGMII/XFI
  • 所有端口均支持 1Gb、2.5Gb SGMII
  • 所有端口都可以支持 QSGMII。最多可以啟用 1 個(gè) QSGMII 并使用所有 4 個(gè)內(nèi)部通道

• 多達(dá) 2 個(gè) 2L/1 個(gè) 4L PCI-Express （PCIe） Gen3 控制器

  • 第 1 代 （2.5GT/s）、第 2 代 （5.0GT/s） 和第 3 代 （8.0GT/s）作，具有自動(dòng)協(xié)商功能

• 一個(gè) USB 3.0 雙角色設(shè)備 （DRD） 子系統(tǒng)

  • 增強(qiáng)的 SuperSpeed Gen1 端口
  • 支持 Type-C 切換
  • 可獨(dú)立配置為 USB 主機(jī)、USB 外圍設(shè)備或 USB DRD

• 三個(gè) CSI2.0 4L 攝像機(jī)串行接口 RX （CSI-RX） 和兩個(gè)帶 DPHY 的 CSI2.0 4L TX （CSI-TX）

  • 符合 MIPI CSI 1.3 標(biāo)準(zhǔn) + MIPI-DPHY 1.2
  • CSI-RX 支持 1、2、3 或 4 數(shù)據(jù)通道模式，每通道高達(dá) 2.5Gbps
  • CSI-TX 支持 1、2 或 4 數(shù)據(jù)通道模式，每通道高達(dá) 2.5Gbps

  以太網(wǎng)：

• 兩個(gè) RGMII/RMII 接口汽車接口：

• 20 個(gè)模塊化控制器局域網(wǎng) （MCAN） 模塊，完全支持 CAN-FD顯示子系統(tǒng)：

• 兩個(gè) DSI 4L TX（高達(dá) 2.5k）

• 一個(gè)支持多顯示器 （MST） 的 eDP/DP 接口

• 一個(gè) DPI音頻接口：

• 5 個(gè)多通道音頻串行端口 （MCASP） 模塊視頻加速：

• H.264/H.265 編碼/解碼，高達(dá) 960MP/s閃存接口：

• 嵌入式多媒體卡接口 （ eMMC? 5.1）

• 1 個(gè)安全數(shù)字 3.0 / 安全數(shù)字輸入輸出 3.0 接口 （SD3.0/SDIO3.0

• 具有兩個(gè)通道的通用閃存存儲(chǔ) （UFS 2.1） 接口

• 兩個(gè)獨(dú)立的閃存接口配置為

  • 一個(gè) OSPI 或 HyperBus? 或 QSPI 閃存接口，以及
  • 一個(gè) QSPI 閃存接口

  系統(tǒng)級(jí)芯片 （SoC） 架構(gòu)：

• 16nm FinFET 技術(shù)

• 27mm × 27mm，間距為 0.8mm，1063 引腳 FCBGA （AND），支持 IPC 3 類 PCB 布線TPS6594-Q1 配套電源管理 IC （PMIC）：

• 功能安全支持高達(dá) ASIL-D

• 靈活的映射以支持不同的用例

參數(shù)

方框圖

1. 概述

• ?型號(hào)?：TDA4APE-Q1
• ?核心性能?：1.0GHz CPU，支持高達(dá)240GFLOPS和768GOPS的計(jì)算能力。
• ?內(nèi)存接口?：支持LPDDR4內(nèi)存，速度可達(dá)4266MT/s，具有ECC保護(hù)功能。
• ?功能安全?：符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)ASIL-D/SIL-3。

2. 核心架構(gòu)

• ?CPU?：集成多個(gè)核心，包括Arm Cortex-A72四核、Arm Cortex-R5F八核等。
• ?DSP?：C7x DSP核心，支持浮點(diǎn)向量計(jì)算，兼容傳統(tǒng)代碼。
• ?加速器?：包括MMAv2深度學(xué)習(xí)加速器、IMG BXS-4-64 GPU等。
• ?安全特性?：集成安全島、安全加速器、安全管理系統(tǒng)等。

3. 內(nèi)存與存儲(chǔ)

• ?SRAM?：集成3x512KB ECC保護(hù)的SRAM。
• ?外部存儲(chǔ)器?：支持通過(guò)EMIF和GPMC接口連接外部存儲(chǔ)器。

4. 接口與通信

• ?以太網(wǎng)?：集成多個(gè)以太網(wǎng)接口，包括CPSW2G和CPSW9G。
• ?視頻接口?：支持DisplayPort、HDMI、LVDS等視頻輸出。
• ?USB?：集成USB 2.0接口。
• ?SPI、I2C、UART?：提供多個(gè)SPI、I2C、UART等串行通信接口。

5. 封裝與尺寸

• ?封裝類型?：FCBGA封裝，尺寸為27mm x 27mm。
• ?引腳數(shù)量?：1063個(gè)引腳。

6. 電源管理

• ?多域電源?：支持MCU域、MAIN域等多個(gè)電源域，具有獨(dú)立的電源管理。
• ?低功耗模式?：支持多種低功耗模式，包括MCU Only、DDR Retention、GPIO Retention等。

7. 安全特性

• ?密鑰存儲(chǔ)?：提供安全的密鑰存儲(chǔ)功能。
• ?防火墻?：集成防火墻，保護(hù)內(nèi)部通信。
• ?篡改檢測(cè)?：支持篡改檢測(cè)功能，確保系統(tǒng)完整性。

8. 開發(fā)支持

• ?工具鏈?：支持Code Composer Studio等開發(fā)工具。
• ?文檔?：提供詳細(xì)的技術(shù)參考手冊(cè)和應(yīng)用指南。

9. 應(yīng)用領(lǐng)域

• ?汽車電子?：適用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車載娛樂(lè)系統(tǒng)等。
• ?工業(yè)控制?：可用于工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、機(jī)器人控制系統(tǒng)等。
• ?消費(fèi)電子?：適用于智能電視、智能音箱等消費(fèi)電子產(chǎn)品。

TDA4APE-Q1是一款高性能、多功能的汽車級(jí)處理器，集成了強(qiáng)大的CPU、DSP和加速器核心，支持多種接口和通信協(xié)議，適用于汽車電子、工業(yè)控制、消費(fèi)電子等多個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，該處理器還具備豐富的安全特性和低功耗管理功能，可滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。