OMAP-L138 OMAP-L138 Data Manual

數(shù)據(jù)： OMAP-L138 C6000 DSP+ARM 處理器數(shù)據(jù)表 (Rev. J)

描述

OMAP-L138 C6000 DSP+ARM 處理器是一款低功耗應(yīng)用處理器，該處理器基于 ARM926EJ-S 和 C674x DSP 內(nèi)核。該處理器與其他 TMS320C6000™ 平臺(tái) DSP 相比，功耗要小很多。

憑借這款器件，原始設(shè)備制造商 (OEM) 和原始設(shè)計(jì)制造商 (ODM) 能夠充分利用全集成混合處理器解決方案的靈活性，迅速將兼具穩(wěn)健操作系統(tǒng)、豐富用戶(hù)接口和高處理器性能的器件推向市場(chǎng)。

此器件采用雙內(nèi)核架構(gòu)（包括一個(gè)高性能的 TMS320C674x DSP 內(nèi)核和一個(gè) ARM926EJ-S 內(nèi)核），實(shí)現(xiàn)了 DSP 與精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī) (RISC) 技術(shù)二者優(yōu)勢(shì)的完美融合。

ARM926EJ-S 是一款 32 位 RISC 處理器內(nèi)核，可執(zhí)行 32 位或 16 位指令和處理 32 位、16 位或 8 位數(shù)據(jù)。該內(nèi)核采用流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)，因此處理器和存儲(chǔ)器系統(tǒng)的所有部件能夠連續(xù)運(yùn)行。

ARM9 內(nèi)核配有協(xié)處理器 15 (CP15)、保護(hù)模塊以及具有頁(yè)表緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器管理單元 (MMU)。ARM9 內(nèi)核配有獨(dú)立的 16KB 指令緩存和 16KB 數(shù)據(jù)緩存。這兩個(gè)緩存均與虛擬索引虛擬標(biāo)簽 (VIVT) 4 路相連。ARM9 內(nèi)核還配有 8KB 的 RAM（向量表）和 64KB 的 ROM。

該器件的 DSP 內(nèi)核采用基于 2 級(jí)緩存的架構(gòu)。第 1 級(jí)程序緩存 (L1P) 是一個(gè) 32KB 的直接映射緩存，第 1 級(jí)數(shù)據(jù)緩存 (L1D) 是一個(gè) 32KB 的 2 路組相連緩存。第 2 級(jí)程序緩存 (L2P) 包含 256KB 的存儲(chǔ)空間，由程序空間和數(shù)據(jù)空間共享。L2 存儲(chǔ)器可配置為映射存儲(chǔ)器、緩存或二者的組合。盡管 ARM9 和系統(tǒng)內(nèi)的其他主機(jī)均可訪問(wèn) DSP L2，但還是額外提供了一個(gè) 128KB 的 RAM 共享存儲(chǔ)器給其他主機(jī)使用，從而避免對(duì) DSP 性能產(chǎn)生影響。

對(duì)于支持安全功能的器件，TI 的基本安全啟動(dòng)可為用戶(hù)保護(hù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并防止外部實(shí)體修改用戶(hù)開(kāi)發(fā)的算法。該安全啟動(dòng)流程從一個(gè)基于硬件的“信任根”開(kāi)始，確保代碼從一個(gè)已知安全的位置開(kāi)始執(zhí)行。默認(rèn)情況下會(huì)鎖定 JTAG 端口以防止仿真和調(diào)試攻擊；不過(guò)，在應(yīng)用開(kāi)發(fā)期間的安全啟動(dòng)過(guò)程中可以使能 JTAG 端口。啟動(dòng)模塊存儲(chǔ)在外部非易失性存儲(chǔ)器（例如，閃存或 EEPROM）中時(shí)處于加密狀態(tài)，在安全啟動(dòng)期間被裝載時(shí)會(huì)進(jìn)行解密和驗(yàn)證。加密和解密程序會(huì)保護(hù)用戶(hù) IP，使用戶(hù)能夠安全地設(shè)置系統(tǒng)并使器件采用已知可信任的代碼開(kāi)始運(yùn)行。

基本安全啟動(dòng)使用 SHA-1 或 SHA-256 以及 AES-128 來(lái)驗(yàn)證啟動(dòng)映像。另外，基本安全啟動(dòng)使用 AES-128 進(jìn)行啟動(dòng)映像加密。安全啟動(dòng)流程采用多層加密機(jī)制，不但可以保護(hù)啟動(dòng)過(guò)程，而且能夠安全地升級(jí)啟動(dòng)和應(yīng)用軟件代碼。該器件使用 1 個(gè) 128 位的器件專(zhuān)用密鑰來(lái)保護(hù)用戶(hù)密鑰，該 128 位密鑰由經(jīng)過(guò) NIST-800-22 認(rèn)證的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器生成，并且僅對(duì)該器件是已知的。當(dāng)需要更新時(shí)，客戶(hù)可使用密鑰創(chuàng)建一個(gè)新的加密映像。之后，器件可通過(guò)外部接口（例如，以太網(wǎng)）來(lái)獲取該映像并覆蓋現(xiàn)有代碼。有關(guān)支持的安全特性或 TI 基本安全啟動(dòng)的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)《TMS320C674x/OMAP-L1x 理器安全用戶(hù)指南》。

外設(shè)集包括：1 個(gè)具有管理數(shù)據(jù)輸入/輸出模塊 (MDIO) 的 10Mbps/100Mbps 以太網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制器 (EMAC)；1 個(gè) USB2.0 OTG 接口；1 個(gè) USB1.1 OHCI 接口；2 個(gè) I²C 總線(xiàn)接口；1 個(gè)具有 16 個(gè)串行器和 FIFO 緩沖器的多通道音頻串行端口 (McASP)；2 個(gè)具有 FIFO 緩沖器的多通道緩沖串行端口 (McBSP)；2 個(gè)支持多片選的串行外設(shè)接口 (SPI)；1 個(gè)可配置的 16 位主機(jī)端口接口 (HPI)；多達(dá) 9 組通用輸入/輸出 (GPIO) 引腳（每組包含 16 個(gè)引腳，每個(gè)引腳均支持可編程的中斷和事件生成模式，并且支持與其他外設(shè)復(fù)用）；3 個(gè) UART 接口（均支持 RTS 和 CTS）；2 個(gè)增強(qiáng)型高分辨率脈寬調(diào)制器 (eHRPWM) 外設(shè)；3 個(gè) 32 位增強(qiáng)型捕捉 (eCAP) 模塊外設(shè)（可配置為 3 個(gè)捕捉輸入或 3 個(gè) APWM 輸出）；2 個(gè)外部存儲(chǔ)器接口（一個(gè)是用于慢速存儲(chǔ)器或外設(shè)的異步 SDRAM 外部存儲(chǔ)器接口 (EMIFA)，另一個(gè)是高速 DDR2/移動(dòng) DDR 控制器）。

EMAC 為器件和網(wǎng)絡(luò)之間提供了一個(gè)高效接口。無(wú)論是在半雙工模式還是全雙工模式下，EMAC 都支持 10Base-T 和 100Base-TX 或者 10Mbps 和 100Mbps。此外，該器件還提供了一個(gè)針對(duì) PHY 配置的 MDIO 接口。EMAC 支持 MII 和 RMII 接口。

串行 ATA (SATA) 控制器提供了一個(gè)連接至海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件的高速接口。SATA 控制器支持 SATA I (1.5Gbps) 和 SATA II (3.0Gbps)。

通用并行端口 (uPP) 提供了一個(gè)連接至多種類(lèi)型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、FPGA 或其他并行器件的高速接口。uPP 的兩個(gè)通道均支持可編程的數(shù)據(jù)寬度，可編程范圍為 8 位至 16 位。另外，還支持單倍數(shù)據(jù)速率或雙倍數(shù)據(jù)速率傳輸以及 START、ENABLE 和 WAIT 信號(hào)，用以控制各類(lèi)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。

視頻端口接口 (VPIF) 提供了靈活的視頻 I/O 端口。

豐富的外設(shè)集提供了控制外設(shè)以及與外部處理器進(jìn)行通信的功能。如需了解每個(gè)外設(shè)的詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)本文檔中的有關(guān)章節(jié)以及相關(guān)外設(shè)參考指南。

該器件配有一套完整的 ARM9 和 DSP 開(kāi)發(fā)工具。這套工具包括 C 語(yǔ)言編譯器，用于簡(jiǎn)化編程和調(diào)度過(guò)程的 DSP 匯編優(yōu)化器以及用于查看源代碼執(zhí)行的 Windows^®調(diào)試器接口。

特性

雙核 SoC
- 375MHz 和 456MHz ARM926EJ-S™精簡(jiǎn)指令集 (RISC) MPU
- 375MHz 和 456MHz C674x 定點(diǎn)和浮點(diǎn)超長(zhǎng)指令字 (VLIW) 數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)
ARM926EJ-S 內(nèi)核
- 32 位和 16 位 (Thumb®) 指令
- DSP 指令擴(kuò)展
- 單周期 MAC
- ARM Jazelle^®技術(shù)
- 嵌入式 ICE-RT™，用于實(shí)時(shí)調(diào)試
ARM9™存儲(chǔ)器架構(gòu)
- 16KB 的指令緩存
- 16KB 的數(shù)據(jù)緩存
- 8KB 的 RAM（向量表）
- 64KB 的 ROM
C674x 指令集特性
- C67x+ 和 C64x+ ISA 的超集
- 高達(dá) 3648 MIPS 和 2746 MFLOPS
- 可按字節(jié)尋址（8 位、16 位、32 位和 64 位數(shù)據(jù)）
- 8 位溢出保護(hù)
- 位域提取、設(shè)定、清空
- 正?；?、飽和、位計(jì)數(shù)
- 緊湊 16 位指令
C674x 二級(jí)緩存架構(gòu)
- 32KB 的 L1P 程序 RAM/緩存
- 32KB 的 L1D 數(shù)據(jù) RAM/緩存
- 256KB 的 L2 統(tǒng)一映射 RAM/緩存
- 靈活 RAM/緩存分區(qū)（L1 和 L2）
增強(qiáng)型直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)控制器 3 (EDMA3)：
- 2 個(gè)通道控制器
- 3 個(gè)傳輸控制器
- 64 個(gè)獨(dú)立 DMA 通道
- 16 個(gè)快速 DMA 通道
- 可編程傳輸突發(fā)尺寸
TMS320C674x 浮點(diǎn) VLIW DSP 內(nèi)核
- 具備非對(duì)齊支持的 Load-Store 架構(gòu)
- 64 個(gè)通用寄存器（32 位）
- 6 個(gè) ALU（32 位和 40 位）功能單元
  - 支持 32 位整型，SP（IEEE 單精度/32 位）和 DP（IEEE 雙精度/64 位）浮點(diǎn)數(shù)
  - 每個(gè)時(shí)鐘支持多達(dá) 4 次 SP 加法，每 2 個(gè)時(shí)鐘支持多達(dá) 4 次 DP 加法
  - 每個(gè)周期支持多達(dá) 2 次浮點(diǎn)數(shù)（SP 或 DP）倒數(shù)逼近 (RCPxP) 和平方根倒數(shù)逼近 (RSQRxP) 運(yùn)算
- 2 個(gè)乘法功能單元：
  - 混合精度 IEEE 浮點(diǎn)乘法支持高達(dá)：
    - 每時(shí)鐘 2 次 SP × SP → SP 運(yùn)算
    - 每 2 個(gè)時(shí)鐘 2 次 SP × SP → DP 運(yùn)算
    - 每 3 個(gè)時(shí)鐘 2 次 SP × DP → DP 運(yùn)算
    - 每 4 個(gè)時(shí)鐘 2 次 DP × DP → DP 運(yùn)算
  - 定點(diǎn)乘法每個(gè)時(shí)鐘周期支持 2 次 32 × 32 位乘法、4 次 16 × 16 位乘法或 8 次 8 × 8 位乘法，而且還支持復(fù)雜的乘法
- 指令壓縮減少代碼尺寸
- 所有指令所需條件
- 取模循環(huán)運(yùn)算的硬件支持
- 受保護(hù)模式運(yùn)行
- 對(duì)于錯(cuò)誤檢測(cè)和程序重定向的額外支持
軟件支持
- TI DSPBIOS™
- 芯片支持庫(kù)和 DSP 庫(kù)
128KB 的 RAM 共享存儲(chǔ)器
1.8V 或 3.3V LVCMOS I/O（USB 和 DDR2 接口除外）
2 個(gè)外部存儲(chǔ)器接口：
- EMIFA
  - NOR（8 位寬或 16 位寬數(shù)據(jù)）
  - NAND（8 位寬或 16 位寬數(shù)據(jù)）
  - 具有 128MB 地址空間的 16 位 SDRAM
- DDR2/移動(dòng) DDR 存儲(chǔ)器控制器，有以下兩種選項(xiàng)：
  - 具有 256MB 地址空間的 16 位 DDR2 SDRAM
  - 具有 256MB 地址空間的 16 位 mDDR SDRAM
3 個(gè)可配置的 16550 型 UART 模塊：
- 含調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào)
- 16 字節(jié) FIFO
- 16x 或 13x 過(guò)采樣選項(xiàng)
LCD 控制器
2 個(gè)串行外設(shè)接口 (SPI)，每個(gè)接口都有多個(gè)芯片選擇
2 個(gè)多媒體卡 (MMC)/安全數(shù)字 (SD) 卡接口，具有安全數(shù)據(jù) I/O (SDIO) 接口
2 個(gè)主/從內(nèi)部集成電路
(I²C Bus™)
1 個(gè)主機(jī)端口接口 (HPI)，通過(guò) 16 位寬的多路復(fù)用地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)高帶寬
可編程實(shí)時(shí)單元子系統(tǒng) (PRUSS)
- 2 個(gè)獨(dú)立的可編程實(shí)時(shí)單元 (PRU) 內(nèi)核
  - 32 位 Load-Store 精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī) (RISC) 架構(gòu)
  - 每個(gè)內(nèi)核 4KB 的指令 RAM
  - 每個(gè)內(nèi)核 512 字節(jié)的數(shù)據(jù) RAM
  - 可通過(guò)軟件禁用 PRUSS 以實(shí)現(xiàn)節(jié)能
  - 除了 PRU 內(nèi)核的正常 R31 輸出，還會(huì)從子系統(tǒng)中導(dǎo)出每個(gè) PRU 的寄存器 30。
- 標(biāo)準(zhǔn)的電源管理機(jī)制
  - 時(shí)鐘選通
  - 在一個(gè)單一 PSC 時(shí)鐘選通域下的完整子系統(tǒng)
- 專(zhuān)用中斷控制器
- 專(zhuān)用開(kāi)關(guān)中心源
具有集成型 PHY (USB1) 的 USB 1.1 OHCI （主機(jī)）
具有集成型 PHY 的 USB 2.0 OTG 端口 (USB0)
- USB 2.0 高速和全速客戶(hù)端
- USB 2.0 高速、全速和低速主機(jī)
- 端點(diǎn) 0（控制）
- 端點(diǎn) 1、2、3 和 4（控制、批量、中斷或 ISOC）RX 和 TX
1 個(gè)多通道音頻串行端口 (McASP)：
- 2 個(gè)時(shí)鐘域和 16 個(gè)串行數(shù)據(jù)引腳
- 支持時(shí)分復(fù)用 (TDM)，I2S，和相似格式
- 支持動(dòng)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) (DIT)
- 用于發(fā)送和接收的 FIFO 緩沖器
2 個(gè)多通道緩沖串行端口 (McBSP)：
- 支持 TDM，I2S，和相似格式
- AC97 音頻編解碼器接口
- 電信接口（ST 總線(xiàn)，H100）
- 128 通道時(shí)分復(fù)用 (TDM)
- 用于發(fā)送和接收的 FIFO 緩沖器
10/100Mbps 以太網(wǎng) MAC (EMAC)：
- 符合 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)
- MII 介質(zhì)獨(dú)立接口
- RMII 簡(jiǎn)化的介質(zhì)獨(dú)立接口
- 管理數(shù)據(jù) I/O (MDIO) 模塊
視頻端口接口 (VPIF)：
- 2 個(gè) 8 位 SD (BT.656)、單個(gè) 16 位或單個(gè)原始（8 位、10 位和 12 位）視頻捕捉通道
- 2 個(gè) 8 位 SD (BT.656)、單個(gè) 16 位視頻顯示通道
通用并行端口 (uPP)：
- 到現(xiàn)場(chǎng)可編門(mén)陣列 (FPGA) 和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的高速并行接口
- 兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)寬度為 8 位至 16 位（包括 8 位和 16 位）
- 單倍數(shù)據(jù)速率或雙倍數(shù)據(jù)速率傳輸
- 支持具有 START、ENABLE 和 WAIT（開(kāi)始、使能和等待）控制的多個(gè)接口
串行高級(jí)技術(shù)附件 (SATA) 控制器：
- 支持 SATA I (1.5Gbps) 和 SATA II
  (3.0Gbps)
- 支持全部 SATA 電源管理特性
- 高達(dá) 32 條的硬件輔助本地命令隊(duì)列 (NCQ)
- 支持端口復(fù)用器和基于命令的開(kāi)關(guān)
具有 32kHz 振蕩器和獨(dú)立電源軌的實(shí)時(shí)時(shí)鐘 (RTC)
3 個(gè) 64 位通用定時(shí)器（每一個(gè)可配置為 2 個(gè) 32 位定時(shí)器）
1 個(gè) 64 位通用定時(shí)器或看門(mén)狗定時(shí)器（可配置為 2 個(gè) 32 位定時(shí)器）
2 個(gè)增強(qiáng)的高分辨率脈寬調(diào)制器 (eHRPWM)：
- 具有周期和頻率控制的專(zhuān)用 16 位時(shí)基計(jì)數(shù)器
- 6 個(gè)單邊沿輸出、6 個(gè)雙邊沿對(duì)稱(chēng)輸出或 3 個(gè)雙邊沿非對(duì)稱(chēng)輸出
- 死區(qū)生成
- 高頻載波實(shí)現(xiàn)的脈寬調(diào)制 (PWM) 斬波
- 觸發(fā)區(qū)輸入
3 個(gè) 32 位增強(qiáng)型捕捉 (eCAP) 模塊：
- 可配置為 3 個(gè)捕捉輸入或 3 個(gè)輔助脈寬調(diào)制器 (APWM) 輸出
- 多達(dá) 4 個(gè)事件時(shí)間戳的單脈沖捕捉
封裝：
- 361 焊球無(wú)鉛塑封球柵陣列 (PBGA) [ZCE 后綴]、0.65mm 焊球間距
- 361 焊球無(wú)鉛 PBGA [ZWT 后綴]、
  0.80mm 焊球間距
商業(yè)級(jí)、擴(kuò)展級(jí)或工業(yè)級(jí)溫度

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參數(shù) 與其它產(chǎn)品相比 OMAP-L1x


Applications
Operating Systems
Arm CPU
Arm MHz (Max.)
DSP
DSP MHz (Max)
EMAC
Display Options
Video Port (Configurable)
DRAM
Operating Temperature Range (C)
USB
SPI
I2C
UART (SCI)
On-Chip L2 Cache/RAM
Other On-Chip Memory
SATA
Package Size: mm2:W x L (PKG)

OMAP-L138	OMAP-L132
Communications and Telecom Consumer Electronics Energy Industrial Medical	Communications and Telecom Consumer Electronics Energy Industrial Medical
Linux SYS/BIOS	Linux SYS/BIOS
1 ARM9	1 ARM9
456	200
1 C674x	1 C674x
456	200
10/100	10/100
1	0
1	0
DDR2 LPDDR	DDR2 LPDDR
-40 to 105 -40 to 90 0 to 90	-40 to 105 0 to 90
2	1
2	2
2	2
3	3
256 KB (DSP)	256 KB (DSP)
128 KB	128 KB
1	0
361NFBGA: 169 mm2: 13 x 13(NFBGA) 361NFBGA: 256 mm2: 16 x 16(NFBGA)	361NFBGA: 256 mm2: 16 x 16(NFBGA)