NXP应用随记（一）：S32K3xx手册阅读随记
目录
1、概述
1.1、S32k组合和应用程序
1.2、技术概述
2、Safety
3、Low Power
3.1、RUN mode
3.2、Standby mode
4、外设概述与互联
ADC
WDG
STM
PIT
1、概述
1.1、S32k组合和应用程序
核心和平台:跨S32K3系列的Arm®Cortex®-M7核心，用于软件重用
安全性:HSE B横跨S32K3系列
安全性:ISO 26262 ASIL D和ASIL B在S32K3系列中完全兼容
内存:512kb - 8mb的S32K3，可扩展到128kb的S32K1
封装:BGA / MaxQFP引脚兼容S32K3系列
最高性能的Cortex-M处理器提供最佳的类整数，浮点和DSP性能。灵活的系统和内存接口，包括AXI, AHB，缓存和紧耦合存储器（TCM）。
引入知识点：哈弗与冯诺依曼结构区别
Armv7-M哈佛
1、冯诺依曼结构：冯诺依曼结构没有总线，CPU与存储器直接关联。
2、哈佛结构：哈佛结构使用独立的两条总线，分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联。
1、冯诺依曼结构：冯诺依曼结构是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。
2、哈佛结构：哈佛结构使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存。
1、冯诺依曼结构：冯诺依曼结构其程序指令和数据指令执行时不可以预先读取下一条指令，需要依次读取，执行效率较低。
2、哈佛结构：哈佛结构其程序指令和数据指令执行时可以预先读取下一条指令，具有较高的执行效率。
6级超标量+分支预测管道。
可选DSP/SIMD指令，单周期16/32位MAC，单周期双16位MAC, 8/16位SIMD算术和硬件划分(2 -周期)。
指令缓存:0 ~ 64kb, 2路关联可选ECC。
数据缓存:0 ~ 64kb, 4路关联，可选ECC。
指令TCM: 0 ~ 16mb，可选ECC。
数据TCM: 0 ~ 16mb，可选ECC。
64位AMBA4 AXI, AHB外设接口。
支持中断的持续加载和存储多个操作。
可选8或16 region MPU，带子寄存器和后台寄存器。
1.2、技术概述
S32K312系统架构图示如下
单，锁步和多核优化实现。
内存可调性：
- 可扩展闪存和RAM
- 指令和数据紧密地结合在一起
3、内存通过QSPI接口映射外部内存
HSE B—独立的安全子系统
内置安全架构从头到尾。
优化待机和运行操作模式
灵活的时钟(内部和外部时钟源)
灵活的供电(允许5和/或3.3 V I/ O)。
SRAM内存结构
- ITCM
- DTCM
- SRAM0
- SRAM1
ITCM和DTCM是与核心CM7相关的RAM的特定部分(带有专用端口)
有8kb的ICACHE和每个CM7内核8kb的DCACHE（怎么去开启呢？）在锁步核中，TCM也被集成进去了。
ITCM:单个64位接口。
DTCM:这是由2x 32位接口组成。
TCM的简介：
-是一个专用的内存区域，非常接近CPU与专用连接。
-可以用作系统内存或专用内存的核心。
-TCM的主要优点是CPU可以在每个周期访问TCM。虽然在普通内存中有一个(不可预测的)缓存，但TCM提供了所有可预测的低延迟内存访问。
-它可以以与访问缓存相似的速度进行访问，而不会出现缓存丢失和缓存一致性问题。
-例如DMA，直接访问TCM内存，不需要CPU的干预。其他leader可以通过AHB Follower总线接口访问TCM内存。这将启用外围设备。
内存逻辑地址如下
C40asf的内存仿真flash，专为40nm技术。
当访问不同的块时，五个支持读写的闪存块，并根据块边界确定
支持OTA
支持硬件AB分区与切换
默认的Core Boot
通过GPRs实现安全内存保护。
PFLASH端口主机分配给核心。
Code Flash支持三个数据路径的并行同时访问。在支持OTA的设备上，只支持同时读取2个Code Flash。
防止拒绝服务攻击(DoS攻击)的主、备用和快速程序接口。
读取吞吐量如下
仅适用于同时读取不同物理闪存块
典型的程序和擦除时间代表中值性能，并假设标称供应值和运行在25°C。典型的程序和擦除时间可用于吞吐量计算。
擦除周期与寿命之间的关系如下：
十年与二十年寿命。
2、Safety
S32K3系列产品是根据应用的安全相关需求，对系统进行准备、监控、管理和控制
准备Prepare：分区系统自测初始化安全相关的外围设备
监控:核心操作，程序流程，内存的完整性时钟，电源和温度
管理:永久监测故障信号
控制:触发反应使系统达到安全状态
单片机系统解决方案包括:
单片机安全硬件。
软件安全库(客户应用程序接口)。
客户安全应用。
External SBC (FS26xx)
单片机电源监控。
单片机硬件监控。
单片机SW监控。
安全输出，使系统处于安全状态。
当故障被路由到FCCU时，有3种反应可能使MCU进入安全状态:
-R1:带有ccu定时器的报警，如果定时器过期，中断并指定错误(本地恢复)。
-R2:中断和错误输出指定(全局恢复)
-R3:没有中断，错误输出指定和复位(没有配置恢复)
如果故障与安全无关，则可以将FCCU配置为以下反应:
-错误关闭，没有FCCU反应
-中断
冗余硬件
•M7延迟核心同步
•Arm INTC, L1控制器存储器
•冗余检查控制单元(RCCU)
存储干扰防护
•Arm MPU:控制主访问权限
•XRDC内存保护
•XRDC外围保护
•AIPS外围保护，可信赖的跟随者-领导者连接
•注册保护机制
•关键寄存器上的三重投票触发器
程序流监视器
•内部SW Watchdog
•外部SW看门狗
•带独立时钟源的窗口看门狗
数据完整性
•SRAM: ECC(数据纠错和检测，地址检测)
•SRAM:列多路复用，以减轻多比特错误
•缓存存储器:ECC和列复用
•tcm存储器:ECC和列复用
•NVM: ECC(数据纠错)
•NVM:地址编码(并行地址路径检查)
•NVM: ECC后的EDC
•ram: MBIST(RAMS)
•NVM: 数组的完整性
数据路径
−EDC垫片(数据和地址总线)
−XBIC监视器用于附加AHB控制信号
XBARs)
−hw CRC
时钟监控
•时钟监控(时钟树生成结束时的模拟和系统时钟)
•锁相环丢失检测
电源监控
•LVDS(冗余Full和Reduce)模式)
•HVDS (Full Mode和ADC通道)
•监控内部供应与复位反应
温度监控
•ETS和路由输出(温度换算成电压)到ADC通道
•应用软件读取转换温度值一次FTTI
自我测试
•自检控制单元
•SW核心自我测试
•ADC自检
错误报告
•错误报告模块
•错误注入模块
•故障收集模块与可编程的反应类型
(报警、中断、功能复位)
潜在故障检测
•MBIST用于所有易失性存储器
•列表:cmu, xrdc, flash，PRAMCs, xbar和xbic，
平台和EDC垫片;cmu, xbic, EDS垫圈，CRC, SWTs, EIM, ERM
3、Low Power
3.1、RUN mode
-基于应用程序需求的可伸缩电流消耗。
-所有模块+ FLASH通电。
-所有模块都可以进行时钟门控，以降低功耗。
-全面支持最大速度。最高160MHz。
3.2、Standby mode
主核/平台/ Flash / PLL电源关断。大部分SoC失效。
-STANDBY-RAM ：32KB内容保留
-WAKE-UP：60个数字量输入
-WAKE-UP：24个模拟量输入（3*LPCMP）
-WAKE-UP：片上定时器（PIT0，SWT0,RTC）
-Pad -Keeping
可配置安全和不安全唤醒路由
永久监测唤醒数字输入:55uA to 60uA
自动模拟监测触发唤醒的模拟信号:60uA to 65uA
定期唤醒事件以及运行和待机模式之间的循环转换：100s的uA到mA取决于唤醒的周期性和外设活动的数量。
4、外设概述与互联
eMIOS定时器产生任意脉冲宽度和频率的PWM信号。
LCU产生互补信号，插入死区时间并进行故障处理(组合路径)。
BCTU用于ADC触发。
TRGMUX连接电机控制外设和其他设备的输入和输出触发脉冲。
LCU用于创建小型组合顺序逻辑电路。
逻辑运算可通过软件编程实现。
硬件资源
最多8个lc(逻辑单元)
每个LC包含4个ltu(查找表)，附带4个输入和输出。
软件覆盖选项包括允许软件输入的逻辑功能
力控制支持电机控制/功率转换应用
TRGMUX
非常灵活的机制，连接各种触发源(内部)&外部)到多个引脚/外设。
信号互连可通过软件编程实现。
用例:在逻辑运算评估时触发ADC转换(例如在一个时间窗口内的周期性转换)。
描述:比较器产生窗口脉冲，eMIOS通道产生周期ADC触发;LCU被编程为只通过一个时间窗口内的触发器。
ADC
每个MCU最多3个实例
•8个精密通道
•16个标准通道
•4个专用内部通道
•32个额外的“外部”通道(4引脚)
•身体交叉触发单元接口
•动态故障指示
•DMA接口
•硬件交织
WDG
S32K3系列最多有2个SWT实例，每个CM7内核一个。它是一个32位的倒计时定时器，使系统能够从以下情况中恢复:
a.陷入循环的软件。
b.总线事务未能终止。
选择定期维修或窗口维修。
在初始超时时选择复位请求或中断。
选择固定或键控服务顺序。
掌握访问保护。
硬、软配置锁位。
可选择SWT0作为STANDBY唤醒源。
STM
S32K3xx最多有2个STM实例，用于每个CM7核心。
它的设计是为了支持通常需要的系统和应用软件定时功能。
包括一个32位的计数定时器和四个32位比较通道与一个单独的中断源。
计数器是由
a. AIPS_PLAT_CLK or
b. FXOSC_CLK or
c. FIRC_CLK.
PIT
PIT是一组定时器，可用于引发中断和触发器。
包括一个专用的实时中断(RTI)，它运行在一个单独的时钟上，可用于系统唤醒。
该芯片有3个PIT实例
RTC(实时时钟)和API(自主周期性中断)计时器都可以生成中断和唤醒事件。API也可以与STANDBY中的Comparator模块一起使用。
该器件支持跨功能复位的无缝RTC操作，时钟源为SIRC和soscc。
FlexIO是一个高度可配置的模块，提供广泛的功能，包括：
- 各种串行通信协议的仿真。
- 灵活的16位定时器，支持各种触发，复位，启用和禁用条件。
- 可编程逻辑块允许实现芯片上的数字逻辑功能和可配置的内部和外部模块的交互。
- 可编程状态机，从CPU卸载基本的系统控制功能
S32K3配置：
32引脚，8定时器(16位)，8移位器。
FlexIO可以模拟：
- UART, I2C, SPI, I2S
- 并口转换：- TFT接口，摄像头接口，- Intel8080/摩托罗拉64k协议
输入捕获，脉冲边缘间隔测量。SENT协议支持，PWM波形生成。