本文將介紹如何使用基於TI AM437X芯片的MYC-C437X核心板快速設計出穩定可靠的工業通信產品。
一．AM437X介紹
AM437X基於ARM Cortex-A9內核，具有高性能、低功耗、多接口、低成本等特性，同時提供3D圖形加速和關鍵外設的集成，可滿足各種應用需要。支持LPDDR2/DDR2/DDR3內存，PRU子系統爲器件提供附加靈活性，同時提供對EtherCAT和Profibus的可選支持來滿足工業設計的需要。AM437X處理器架構如圖1所示。
圖1. AM437XCortex-A9架構
- Sitara™ ARM® Cortex®-A9 32-Bit RISC 處理器，最高可達1GHz工作頻率
- NEON™ SIMD 高性能媒體引擎
- VFPv3 浮點協處理器
- 32KB的L1指令Cache和32KB的L1數據Cache
- 256KB的L2 Cache 或 L3 RAM
- 32位 LPDDR2、DDR3、DDR3L支持，最大支持2GB SDRAM 存儲空間
- 通用存儲支持（NAND、NOR、SRAM）支持最高16位ECC
- SGX530 3D圖形引擎
- 顯示子系統
- 可編程實時單元子系統及工業通信子系統（PRU-ICSS）
- 實時時鐘（RTC）
- 最多2路USB 2.0 PHY，可配置爲主或從
- 最多2路千兆以太網，支持內部交換
- 2路控制器局域網（CAN）
- 串行接口包括：6路UART，2路McASP，5路McSPI，3路I2C，1路QSPI，1路HDQ或1-Wire
- 2個12 位逐次逼近寄存器（SAR）ADC
- 最多3路32位eCAP
- 最多3路eQEP
- 最多6路eHRPWM
- 加密硬件加速器 (AES，SHA，PKA，RNG)
二．米爾科技MYC-C437X核心板介紹
MYC-C437X是MYIR米爾科技推出的以AM437X爲核心處理器的一款嵌入式核心板。核心板尺寸：45mm x 60 mm。通過連接器(200個管腳)引出衆多信號。核心資源如圖2。其中SDRAM，EMMC,Nand Flash 容量可以選配。SDRAM最大可以支持2GB。
圖2 MYC-C437X 核心板
- 256/512MB DDR3 SDRAM
- 4GB eMMC、16MB QSPI FLASH(DNP)、32KBEEPROM
- 預留Nand Flash 封裝
- 集成千兆PHY芯片
- 集成電源管理芯片TPS65218
- 2個100pin0.8MM間距雙排插針連接器
三．MYC-C437X在工業通信產品中的設計
本節將介紹如何使用MYC-C437X核心板快速設計出穩定可靠的工業通信產品。
MYC-C437X擴展接口
AM437X ZDN封裝具有491個管腳。除去專用信號管腳如EMIF(用於連接SDRAM)、USB、ADC等管腳，可用的GPIO有163個。有限的GPIO管腳能夠支持如此衆多的接口，得益於這些管腳具有複用功能。
MYC-C437X核心板的擴展接口引出的信號除了電源以及4對以太網差分線，其他信號都是直接從AM473X處理器管腳引出。涵蓋了LCD、Camera、MMC、RGMII/GMII、USB、UART、I2C、SPI、McASP，McSPI，QSPI，HDQ、ADC、JTAG以及PRU-ICSS 包含eCAP、eHRPWM、EnDAT、MII、UART等信號。
電源
工業場合爲了提高EMC電磁兼容性都會用到隔離電源。這裏不講電源的隔離設計，只說明MYC-C437X核心板的輸入電源要求。核心板供電只需要兩路電壓輸入：5V和3.3V。輸入5V經電源管理芯片TPS65218變換後提供給CPU、內存，EMMC,以太網PHY等IC的供電。另外一路是電池供電應用於RTC，不是必須的。此外核心板能夠提供兩路電壓輸出：3.3V和1.8V。3.3V電壓輸出其電流最大可達1.6A。如果需要3.3V @1.6A的輸出，應保證5V@2A輸入。
TF接口
TF在嵌入式系統的應用主要有兩個方面。在系統調試階段，用於存放系統啓動文件，目標系統鏡像；其次用作大容量存儲器。
MYC-C437X提供MMC0接口，可支持24MB/s(4條數據線)的傳輸速率。如果設計中不需要MMC0，可以將這些GPIO複用其他功能。
LCD接口
AM437X LCD信號與PR1_MII0 (AM437X支持2個PRU MII),Camera有複用。LCD對應的信號能夠複用最多8種模式。在使用相同的管腳實現不同的接口時，需要用到多路複用器。
複用器的性能參數比如開關速度，阻抗這些都是需要重點考慮的。
Camera接口
MYC-C437X支持兩路視頻輸入接口VPFE，用於連接CCDCamera或者兼容BT656視頻編碼器的信號。Camera對應的信號管腳同樣存在複用。如果不需要Camera功能，可以用作GPIO、MMC、QSPI、SPI、eHRPWM、中斷等資源。
工業以太網
AM437X的PRU核支持兩個MII以太網接口。用於支持工業通信Ethernet/IP、PROFINET RT/IRT，AM4377和AM4379額外支持EtherCAT和POWERLINK協議。MYC-C437X提供2路工業級以太網MII接口。其中一路MII接口與LCD信號複用。
工業現場總線Profibus
Profibus總線標準有3個：FMS，DP，PA。適用於不同的應用領域。DP是目前歐洲乃至全球應用最廣泛的總線系統。安裝簡單、拓撲結構多樣、易於實現、通信實時可靠、功能比較完善，卓越的性能使得它適用於各種工業自動化領域。數據通訊採用標準的RS-485接口,傳輸速率最高可達12Mbps，傳輸距離可達23.8km，而且響應時間短，抗干擾能力強。通過雙絞線或光纜進行數據傳輸，極易擴展。最多可以連接125個節點。
AM437XPRU核支持兩個PRUUART接口，通信速率最高可達3Mbps。MYC-C437X提供兩個PRU UART接口。在設計Profibus接口電路時，爲提高系統抗干擾性，通常採用光耦實現數據信號隔離的傳輸。
USB
AM437X 處理器能夠提供2路獨立USB 2.0信號,支持USB Host或USB Device。但不能自適應Hostor Device，即不支持OTG。MYC-C437X擴展接口引出了2路USB信號。
串口/RS232/RS485/CAN
MYC-437X支持6路UART接口和2路CAN接口。其中一路串口用於系統調試。RS232、RS485、CAN接口電路資料衆多，在此不作詳細說明。在工業應用場合中，爲了保證信號可靠穩定傳輸，通常需要選用高速光耦或者磁耦合實現信號隔離傳輸。
EnDat/eQEP/eCAP/eHRPWM
eQEP屬於AM437X外設資源，但不屬於PRU部分。通常用於測量電機位置及轉速。
EnDat2.2：其驅動電路採用標準的RS485接口。
eCAP:信號捕獲單元。
eHRPWM：PWM信號輸出單元。
MYC-C437X 引出了3路eQEP/eCAP/eHRPWM(PRU資源)。
更多MYC-437X核心板參數：http://www.myir-tech.com/product/myc_c437x.htm