Xilinx APU ,RPU特点及通信

Zynq UltraScale+ MPSoC的PS有以下主要特点:

一个四核64位ARM Cortex-A53处理器,带L1和L2级缓存和ECC功能,可单独上电和关电;

Cache一致性互联单元为PS和PL提供双向Cache一致性保证;

SMMU(系统内存管理)单元用于PS和PL虚拟内存管理;

双核ARM Cortex-R5F处理器(带浮点扩展),可运行在锁步模式或独立工作模式,包含Cache和带ECC的存储,可成对关电;

ARM Mali-400 MP2 GPU用于2D/3D图形显示,带支持一路或两路4Kp30视频流的DP接口;

H.265/264视频编解码器,10位像素深度下支持4Kp60编解码;

基于三冗余处理器的配置和电源管理单元;

DDR控制器支持ECC功能的DDR3/4和LPDDR3/4 SDRAM,Zynq UltraScale+ MPSoC的PS和PL共享SDRAM空间;

硬核外设包括:GigE、USB3.0、SATA3.0、SPI、IIC、CAN、UART和Flash控制器(QSPI-NOR、SD、eMMC、ONFI NAND)。

Zynq UltraScale+ MPSoC的PS由两个处理子系统构成:双核Cortex-R5F实时处理子系统,包括低功耗域的锁步RPU(实时处理单元);应用子系统含一个基于四核、64位 ARM Cortex-A53 处理器的RPU(应用处理单元),工作在全功耗域。Zynq UltraScale+ MPSoC使用一个独立的功耗域用于PL和电池供电域(安全秘钥和实时时钟)。

基于双核ARM Cortex-R5F处理器的RPU可工作在锁步和独立运行模式。锁步模式用于安全性要求严苛的场合,在锁步模式下,从处理器输入延时两拍提供时间分集。两个AMR Cortex-R5F处理器版图在物理上不同以提供物理分集,锁步检查逻辑也是冗余的。RPU有一个独立的低延时接口到PL,在全功耗域(包括APU)关电的情况下也可以访问。RPU可以低延时确定性访问片上内存来用于安全性要求严苛的实时服务。低功耗子系统(LPS)包括RPU支持ASIL-C和SIL3标准。全功耗子系统(FPS)包括APU支持 ASIL-B和SIL2标准。

APU、RPU和PL子系统共享内存,Zynq UltraScale+ MPSoC的SMMU提供内存保护并在Boot时为APU、RPU和PL子系统提供内存分割。片上的DDR控制器提供六个访问端口供片上多个Master设备共享访问。DDR控制器提供三种模式的交易:低延时(LL),高吞吐(BE)和实时(RT)。低延时(LL)交易具有最高优先级的仲裁,实时(RT)交易不能超过其延时要求,RT请求带时间戳和跟踪功能确保给定延时保证。如果RT交易延时保持在给定要求之下,它被当做高吞吐(BE)交易,当RT时间戳超出延时保证,内存控制器提高RT的优先级到最高级。

多端口的PS-PL互联支持高达1TB的带宽,每个Port可支持85Gbps,Port符合AMBA AXI4接口标准,支持128、64或32bit数据位宽访问。一致性端口符合AMBA ACE Cache一致性协议,提供单向或双向的Cache一致性保证。

Zynq UltraScale+ MPSoC可以从QSPI、ONFI NAND、SD卡或者eMMC启动,启动镜像和bit文件可以使用4096bit RSA秘钥签名(带384bit SHA-3)。同时还提供片上存储器用于多重RSA公共秘钥来支持秘钥撤回。安全boot支持256bit AES加密,AES秘钥可以存储在e-fuse或电池供电备份的RAM中。为了缓和DPAs,解密只在签名认证成功后进行。启动镜像(或bit文件)加密支持key rolling进一步缓和DPAs。篡解检测机制检测供电、片上温度、时钟频率和关键的内部和外部接口。如果检测到篡解事件,安全子系统清除并锁定系统,只能是再次冷启动才能恢复。

Zynq UltraScale+ MPSoC有多个电源域,然后更进一步分成多个power islands——on-die power-gated域。每一个APU处理器核都是独立的power-gated,RPU处理器是成对的power-gated。在FPD电源域上电的时候,每一个APU核都能够通过power-gate独立关电,APU L2和RPU紧密耦合内存也是可以独立关电的。每一个大型外设同样可以独立关电。标准的电源管理API允许PMU(电源管理单元)为APU和RPU提供电源管理服务。

Zynq UltraScale+ MPSoC支持四种电源模式:
① Full-power模式;
② Low-power模式,此时FPD是关闭的;
③ Sleep模式同时DRAM暂停;
④ Power-off模式同时DRAM暂停。

文章转载自: xiaotaiyangzuishuai

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