1. 简介

M4 系列是一款高性能的全高清显示和智能控制SOC，采用国产自主64 位高算力RISC-V 内核，内置16 位DDR控制器 并提供丰富的互联外设接口，配备了2D 图像加速引擎和H.264 解码引擎，可以满足各类交互设计场景和多媒体互动体验， 具有高可靠性、高安全性、高开放度的设计标准，可以面向于泛工业领域应用。

1.1. 功能框图

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图 1.1 M4 系列芯片功能框图

1.2. 功能特性

M4 系列芯片处理器是基于RV64指令架构，具有以下功能特性：

CPU核

  • 平头哥C906单核，RV64IMAFDC指令架构，600MHz @ 1.2V

  • 一级指令缓存32KB，数据缓存32KB

  • 单精度/双精度浮点单元

  • Sv39内存管理模式，PMP安全保护

  • 核内中断CLINT和中断控制器PLIC

系统启动

  • SD Card -> SPI NAND -> SPI NOR -> eMMC 顺序扫描启动

  • 可通过烧写EFUSE改变启动顺序

  • 可通过UBOOT引脚进入USB烧写模式

系统安全

  • 支持数字签名安全启动方式

  • CE 实现 AES/TDES/RSA 等加解密算法及 SHA/HMAC 校准算法

  • SPI_ENC 实现 SPI Nand/SPI Nor在线解密

  • SID 内置熔丝 2048bit ，其中 512bit 供自定义使用

  • 内置 256bit TRNG产生器

片内存储

  • BROM 32KB

  • SRAM 96KB

  • DRAM SiP 16bit KGD：

    • DDR2 512Mb，最高频率 528MHz

  • DRAM 支持展频功能

存储接口

  • QSPI 支持 SPI NAND Flash / SPI Nor Flash

    • 支持单通道/双通道/四通道

    • IO最大速率 SDR 100MHz

    • Flash容量不限制

  • eMMC5.0/SD3.01/SDIO3.0，总共3套

    • eMMC 8线/4线，支持SDR25/SDR50/DDR50模式

    • IO最大速率 DDR 50MHz，仅支持3.3V IO电压

图像引擎

  • DE 显示引擎：

    • 1个UI图层，1个VI图层，最高性能1080P60

    • VI图层支持 1/31.999x ~ 32x 缩放

    • 集成误差扩散Dither算法

  • GE 图像引擎：

    • 最大输入/输出图像大小4096x4096

    • 支持水平和垂直Flip，90/180/270度旋转

    • RGB格式支持任意角度旋转和scan order

    • 支持1/16x ~ 16x缩放，采用6x4 taps 16 phases滤波算法

    • 支持命令队列

  • VE 视频编解码：

    • H.264/AVC解码器，最高性能1080P30

    • MJPEG基线解码器

    • PNG解码器

    • JPEG编码器

显示接口

  • 并口 RGB 24bit，IO速率最高200MHz，最高性能1080P60

  • 双Link LVDS，接口速率最高700MHz，最高性能1080P60

  • MIPI DSI 4 LANE，接口速率最高1GHz，最高性能1080P60

  • 支持 SRGB/I8080/QSPI屏接口，IO速率最高200MHz

  • DVP 8bit输入，IO速率最高150MHz，最高性能1080P30

  • 显示输出接口均支持展频功能

音频接口

  • 集成1路 AUDIO ADC，信噪比＞90dB

  • 2通道 DMIC 接口输入

  • 左右声道数字PWM输出（SPK）

通用接口

  • 1路USB，USB0可配置为DEVICE/HOST

  • 1路GMAC，支持100M RMII/1000M RGMII，支持IEEE1588协议

  • 3路SPI，支持3线/4线接口

  • 8路UART，兼容工业标准16550，波特率精度<2%

  • 4路TWI，支持7bit和10bit寻址，最高速率400Kb/s

  • 1套CIR，支持红外输入和红外输出

  • 1套PBUS，用于对外部设备地址空间进行读写访问

  • 6组GPIO总共100个IO，每个IO独立配置：

    • 可选无上下拉/上拉33KΩ/下拉33KΩ

    • 输出驱动8个档位可调

    • 支持二级去抖和中断

计数器

  • GTC 通用计时器

    • 52位计时器，提供系统心跳时钟，计时周期大于35年

    • 调试模式下可配置为暂停计时或继续计时

  • WDOG 看门狗

    • 支持中断和复位，超时时间1ms~37小时可配置

    • 调试模式下可配置为暂停计时或继续计时

    • 硬件写保护机制

  • RTC 实时时钟

    • 以秒为单位，100年时间跨度，硬件闹钟设置

    • 外挂32.768KHz晶体，支持数字校准，范围±975ppm

    • 独立备用供电输入引脚，实现内置电源切换开关

    • 128bits用于系统数据备份，如掉电重点保护数据

    • RTC模块工作电流＜3uA

  • PWM

    • 内置16-bit计数器

    • 最大可支持8路独立PWM或4路互补PWM

模拟

  • 内置 12通道 12bit PSADC，采样速率最高1MSPS

  • 内置 8通道 12bit GPADC，采样速率最高1MSPS

  • 集成 RTP 电阻触摸屏接口

时钟和电源管理

  • CMU 内置 5个PLL：

    • PLL_INT0用于CPU单独使用

    • PLL_INT1用于总线，内部模块，及低速接口模块使用

    • PLL_FRA0用于存储接口模块使用，支持展频

    • PLL_FRA1用于音频接口模块使用，支持小数分频

    • PLL_FRA2用于屏输出模块使用，支持展频

  • SYSCFG 内置 3个LDO：

    • LDO30 (3.0V 100mA)，用于系统复位启动、AUDIO ADC供电

    • LDO25 (2.5V 50mA)，用于DDR模拟电路、EFUSE供电

    • LDO1x (1.8/1.5V 500mA)，用于DDR IO供电

  • 内置 THS 温度传感器，支持高低温中断报警

1.3. 产品信息

表 1.1 产品信息表

型号

特性

封装

温度(Tj)

M4
64MB DDR2

QFN88, 10x10mm, 0.4mm间距

-20至+105°C

1.4. 产品对比

表 1.2 产品规格

特性

M4

封装选项
QFN88,10x10mm
0.4mm间距

内核

C906 600MHz @ 1.2V

DRAM

DDR2 64MB

温度(Tj)

-20至+105°C

RGB

RGB888/666/565

LVDS

x 2

MIPI-DSI

x 1

RTP

x 1

DVP

x 1

RTC

x 1

eMMC5.0

x 1

SD3.01

x 1

SDIO3.0

x 1

AMIC

x 1

DMIC

x 2

I2S

-

CIR

x 1

SPK

x 2

SPI

x 4

UART

x 8

TWI

x 4

EMAC-100M

x 1

USB2.0

x 1

PWM

x 8