AM2431：高性能工业微控制器详解

AM2431是Sitara工业级产品组合中的高性能微控制器，专为需要结合实时通信和处理的应用而设计，如电机驱动器和远程I/O模块。代理销售德州仪器旗下全系列IC电子元器件-中芯巨能将为您详细解析AM2431的技术参数及其在工业应用中的优势。

高性能内核与灵活的存储配置

AM2431 SoC架构旨在通过高性能Arm Cortex-R5F内核、紧密耦合内存（TCM）组、可配置的SRAM分区以及进出外设的专用低延迟路径提供一流的实时性能。该器件包含多达两个双核Arm Cortex-R5F MCU子系统，每个内核运行频率高达800MHz，高度集成，可实现实时处理。此外，它还包含一个单核Arm Cortex-M4F MCU，频率高达400MHz。

每个R5F内核具有32KB I-cache和32KB D-cache，并且所有存储器均支持SECDED ECC（单错误纠正双错误检测）。TCM配置灵活，单核模式下每个集群有128KB TCM，双核模式下每个集群有64KB TCM。此外，AM2431提供高达2MB的片上RAM（OCSRAM），带SECDED ECC，可以以256KB的增量划分为更小的存储区，最多支持8个独立的存储区，每个存储器组都可以分配给单个内核，便于软件任务分区。

灵活的工业通信功能

AM2431提供了灵活的工业通信功能，包括用于EtherCAT目标、PROFINET设备、EtherNet/IP适配器和IO-Link控制器的完整协议栈。PRU_ICSSG进一步提供基于千兆位和TSN（时间敏感网络）的协议功能。PRU_ICSSG支持多种接口，包括UART接口、Σ Δ抽取滤波器和绝对编码器接口。

PRU_ICSSG由多个PRU RISC内核组成，每个Slice包含3个PRU核心（PRU通用核心、PRU实时单元核心和PRU传输核心），支持指令RAM带ECC、宽边RAM、乘法器带可选累加器（MAC）、CRC16/32硬件加速器等功能。

强大的安全功能

AM2431集成了丰富的安全功能，包括支持安全启动、硬件强制信任根（RoT）、接管保护、IP保护和防回滚保护等。加密加速方面，支持AES（128位/192位/256位密钥大小）、3DES（56位/112位/168位密钥大小）、MD5、SHA1、SHA2（224位/256位/384位/512位密钥大小）等算法，并带有真随机数生成器的DRBG和PKA（公钥加速器）协助RSA/ECC处理。

AM2431还支持广泛的防火墙隔离、安全看门狗/定时器/IPC、安全存储支持和XIP模式下OSPI接口的动态加密支持。这些安全特性确保了数据和系统的安全性，适用于各种关键应用。

丰富的外设接口

AM2431提供了丰富的外设接口，包括：

以太网端口：多达2个以太网端口，支持RGMII（10/100/1000）和MII（10/100）。

模拟接口：1个12位模数转换器（ADC），可配置采样率高达4MSPS，8个多路复用模拟输入。

串行接口：6个内部集成电路（I2C）端口、9个通用异步接收/发送（UART）模块、7个多通道串行外设接口（SPI）控制器。

PWM模块：9个增强型脉宽调制器（EPWM）模块、3个增强型捕获（ECAP）模块、3个增强型正交编码器脉冲（EQEP）模块。

其他接口：2个模块化控制器局域网（MCAN）模块，完全支持CAN-FD；2个快速串行接口发射器（FSITX）内核和6个快速串行接口接收器（FSIRX）内核。

功能安全与可靠性

AM2431符合功能安全标准，专为功能安全应用而开发，提供有助于IEC 61508功能安全系统设计的文档。其系统能力高达SIL 3，硬件完整性高达SIL 2，并获得TUV SUD的IEC 61508认证。计算关键型内存的ECC或奇偶校验、CPU和片上RAM的内置自检（BIST）、错误信号模块（ESM）带专用错误引脚、选定内部总线互连上的ECC和奇偶校验等特性，确保了系统的高可靠性。

封装与制造工艺

AM2431采用16nm FinFET技术制造，提供两种封装选项：

ALV：17.2mm × 17.2mm，0.8mm pitch（441-pin）[带盖]倒装芯片球栅阵列（FCBGA）

ALX：11.0mm × 11.0mm，0.5mm pitch（293引脚）[包覆成型]倒装芯片芯片级封装（FCCSP）

应用场景与未来展望

AM2431广泛应用于多个领域，包括但不限于：

电机驱动器：用于伺服驱动器中的紧密控制回路，实现高精度的电机控制。

远程I/O模块：支持多种工业通信协议，实现高效的数据采集和传输。

工业自动化：通过实时通信和处理能力，提升生产效率和产品质量。

智能电网：支持时间敏感网络（TSN），确保电力系统的稳定性和安全性。

随着工业4.0的发展，对高性能、实时通信和处理能力的需求不断增加。AM2431凭借其卓越的性能和丰富的功能，将在未来的工业应用中发挥重要作用。无论是在智能制造、能源管理还是物联网领域，AM2431都将成为不可或缺的关键组件，助力企业提高效率、降低成本，并确保系统的安全性和可靠性。

结语

AM2431是一款高性能的工业级微控制器，凭借其强大的内核配置、灵活的存储方案、丰富的外设接口和出色的安全功能，满足了工业应用对实时通信和处理的需求。无论是电机驱动器、远程I/O模块还是其他工业自动化应用场景，AM2431都能提供可靠的支持。未来，随着技术的不断进步，AM2431将继续助力各行业的智能化发展，推动工业4.0进程。如果你正在寻找一款适用于工业应用的高性能微控制器，AM2431无疑是一个值得推荐的选择。