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689ecbcf4b
commit
6775ced9e7
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@ -1,13 +1,12 @@
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# RISC-V
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RISC-V是一个新的开源精简指令集体系架构(ISA),诞生于美国加州大学伯克利分校,RISC-V架构相比主流的指令集架构更加简洁、灵活。自2016年RISC-V基金会成立以来,受到了广泛的关注,并被业界高度接纳。国内也产生众多RISC-V架构的处理器芯片,例如嘉楠K210等。--摘自《RISC-V架构与嵌入式开发快速入门--胡振波著》
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RISC-V 是一个新的开源精简指令集体系架构(ISA),诞生于美国加州大学伯克利分校,RISC-V 架构相比主流的指令集架构更加简洁、灵活。自2016年 RISC-V 基金会成立以来,RISC-V 受到了广泛的关注,并被业界高度接纳。国内也产生众多 RISC-V 架构的处理器芯片,例如嘉楠 K210。--摘自《RISC-V架构与嵌入式开发快速入门--胡振波著》
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下面以kendryte K210为例介绍RISC-V芯片的特性,以下内容摘自
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[K210 技术规格书](https://canaan-creative.com/developer)。
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## 概述
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Kendryte K210是一款RISC-V架构且集成机器视觉与机器听觉能力的系统级芯片(SoC)。具有双核64位处理器,拥有较好的功耗性能,稳定性与可靠性。
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温度范围-40°C 到 125°C。芯片系统架构如下图所示:
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Kendryte K210 是一款基于 RISC-V 架构且集成机器视觉与机器听觉能力的系统级芯片(SoC),具有双核64位处理器,拥有较好的功耗性能,稳定性与可靠性,温度范围-40°C 到 125°C。芯片系统架构如下图所示:
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<center>
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@ -15,17 +14,16 @@ Kendryte K210是一款RISC-V架构且集成机器视觉与机器听觉能力的
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</center>
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K210 包含 RISC-V 64位双核 CPU,每个核心内置独立FPU.
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K210 包含 RISC-V 64位双核 CPU,每个核心内置独立FPU。
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K210 内嵌AES与SHA256算法加速器,提供安全功能。
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K210 拥有高性能、低功耗的SRAM,以及功能强大的DMA,在数据吞吐能力方面性能优异。
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K210 具备丰富的外设单元,分别是:DVP、JTAG、OTP、FPIOA、GPIO、UART、SPI、RTC、I²S、I²C、
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WDT、Timer 与 PWM,可满足海量应用场景。
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## 功能描述
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### 中央处理器 (CPU)
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#### 基本特性
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| 项目 | 内容 | 描述 |
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| --- | --- | --- |
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| :---: | :---: | --- |
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| 核心数量| 2核心 | 双核对等,各个核心具备独立FPU |
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| 处理器位宽 | 64位 | 64位CPU位宽,为高性能算法计算提供位宽基础,计算带宽充足 |
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| 标称频率 | 400MHz | 频率可调,可通过调整PLL VCO与分频进行变频 |
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@ -38,15 +36,15 @@ WDT、Timer 与 PWM,可满足海量应用场景。
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| 片上 SRAM | 8MiB | 共计8兆字节的片上 SRAM |
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#### FPU 与浮点计算能力
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* FPU 满足 IEEE754-2008 标准,计算流程以流水线方式进行,具备很强的运算能力
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* FPU 满足 IEEE754-2008 标准,计算流程按照流水线方式进行,具备很强的运算能力
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* 核心 0 与核心 1 各具备独立 FPU,两个核心皆可胜任高性能硬件浮点计算
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* 支持 F 扩展,即单精度浮点扩展,CPU 内嵌的 FPU 支持单精度浮点硬件加速
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* 支持 D 扩展,即双精度浮点扩展,CPU 内嵌的 FPU 支持双精度浮点硬件加速
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* FPU 具备除法器,支持单精度、双精度的浮点的硬件除法运算
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* FPU 具备除法器,支持单精度、双精度浮点的硬件除法运算
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* FPU 具备平方根运算器,支持单精度、双精度的浮点的硬件平方根运算
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#### 高级中断管理能力
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该 RISC-V CPU 的 PLIC 控制器支持灵活的高级中断管理,可分7个优先级配置64个外部中断源,两个核心都可独立进行配置:
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RISC-V CPU 的 PLIC 控制器支持灵活的高级中断管理,可分7个优先级配置64个外部中断源,两个核心都可独立进行配置:
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* 可对两个核心独立进行中断管理与中断路由控制
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* 支持软件中断,并且双核心可以相互触发跨核心中断
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* 支持 CPU 内置定时器中断,两个核心都可自由配置
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@ -54,7 +52,7 @@ WDT、Timer 与 PWM,可满足海量应用场景。
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#### 调试能力
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* 支持性能监控指令,可统计指令执行周期
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* 具备用以调试的高速 UART 与 JTAG 接口
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* 具备用于调试的高速 UART 与 JTAG 接口
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* 支持 DEBUG 模式以及硬件断点
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### 神经网络处理器 (KPU)
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@ -67,9 +65,9 @@ KPU 是通用神经网络处理器,内置卷积、批归一化、激活、池
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* 非实时工作时最大支持网络参数大小为(Flash 容量-软件体积)
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| 工况 | 最大定点模型大小(MiB) | 量化前浮点模型大小(MiB) |
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| --- | --- | --- |
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| :---: | :---: | :---: |
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| 实时(≥ 30fps)| 5.9 | 11.8 |
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| 非实时(< 10fps)*1 | 与Flash容量相关*2 | 与Flash容量相关 |
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| 非实时(< 10fps)* 1 | 与Flash容量相关 * 2 | 与Flash容量相关 |
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### 音频处理器 (APU)
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APU 前处理模块负责语音方向扫描和语音数据输出的前置处理工作。APU前处理模块的功能特性有:
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* 可以支持最多8路音频输入数据流,即4路双声道
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@ -80,7 +78,7 @@ APU 前处理模块负责语音方向扫描和语音数据输出的前置处理
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* 支持多路原始信号直接输出
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* 可以支持高达192K采样率的音频输入
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* 内置FFT变换单元,可对音频数据提供512点快速傅里叶变换
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* 利用系统DMAC将输出数据存储到SoC的系统内存中
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* 利用系统 DMAC 将输出数据存储到 SoC 的系统内存中
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### 静态随机存取存储器 (SRAM)
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SRAM 包含两个部分,分别是 6MiB 的片上通用 SRAM 存储器与 2MiB 的片上 AI SRAM 存储器,共计
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8MiB(1MiB 为 1 兆字节)。其中,AI SRAM 存储器是专为 KPU 分配的存储器。它们分布在连续的地址空
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@ -94,8 +92,8 @@ SRAM 映射分布:
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| 通用SRAM存储器 | 非CPU缓存 | 0x40000000 | 0x405FFFFF | 0x600000 |
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| AI SRAM存储器 | 非CPU缓存 | 0x40600000 | 0x407FFFFF | 0x200000 |
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#### 通用 SRAM 存储器
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通用SRAM存储器在芯片正常工作的任意时刻都可以访问。该存储器分为两个Bank,分别为MEM0与
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MEM1,并且DMA控制器可同时操作不同Bank。
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通用SRAM存储器在芯片正常工作的任意时刻都可以访问。该存储器分为两个 Bank,分别为 MEM0 与
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MEM1 ,并且 DMA 控制器可同时操作不同 Bank。
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通用 SRAM 存储器地址空间:
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| 模块名称 | 映射类型 | 开始地址 | 结束地址 | 空间大小 |
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| --- | --- | --- | --- | --- |
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@ -106,7 +104,8 @@ MEM1,并且DMA控制器可同时操作不同Bank。
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#### AI SRAM 存储器
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AI SRAM存储器仅在以下条件都满足时才可访问:
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* PLL1已使能,时钟系统配置正确
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* KPU没有在进行神经网络计算
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* KPU没有在进行神经网络计算
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AI SRAM存储器地址空间:
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| 模块名称 | 映射类型 | 开始地址 | 结束地址 | 空间大小 |
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@ -114,7 +113,7 @@ AI SRAM存储器地址空间:
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| AI SRAM存储器 | 经CPU缓存 | 0x80600000 | 0x807FFFFF | 0x200000 |
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| AI SRAM存储器 | 非CPU缓存 | 0x40600000 | 0x407FFFFF | 0x200000 |
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### 系统控制器 (SYSCTL)
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控制芯片的时钟,复位和系统控制寄存器:
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控制芯片的时钟,复位和系统控制寄存器。
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* 配置 PLL 的频率
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* 配置时钟选择
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* 配置外设时钟的分频比
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@ -122,7 +121,7 @@ AI SRAM存储器地址空间:
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* 控制模块复位
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* 选择 DMA 握手信号
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### 现场可编程 IO 阵列 (FPIOA/IOMUX)
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FPIOA 允许用户将 255 个内部功能映射到芯片外围的 48 个自由 IO 上:
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FPIOA 允许用户将 255 个内部功能映射到芯片外围的 48 个自由 IO 上。
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* 支持 IO 的可编程功能选择
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* 支持 IO 输出的 8 种驱动能力选择
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* 支持 IO 的内部上拉电阻选择
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@ -132,7 +131,7 @@ FPIOA 允许用户将 255 个内部功能映射到芯片外围的 48 个自由 I
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* 支持内部输入逻辑的电平设置
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### 一次性可编程存储器 (OTP)
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OTP 是一次性可编程存储器单元,具体应用特性如下:
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* 具有 128Kbit 的大容量存储空间
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* 具有 128 Kbit 的大容量存储空间
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* 内部划分多个容量不同的 BLOCK,每个 BLOCK 对应一个写保护位,可以单独进行写保护操作
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* 具有坏点修复功能
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* 内部存储了 64 个 REGISTER_ENABLE 标志位,可以作为控制某些 SoC 的硬件电路行为的开关
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@ -147,55 +146,57 @@ AES 加速器是用来加密和解密的模块,具体性能如下:
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DVP 是摄像头接口模块,特性如下:
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* 支持 DVP 接口的摄像头
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* 支持 SCCB 协议配置摄像头寄存器
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* 最大支持 640X480 及以下分辨率,每帧大小可配置
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* 最大支持 640 X 480 及以下分辨率,每帧大小可配置
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* 支持 YUV422 和 RGB565 格式的图像输入
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* 支持图像同时输出到 KPU 和显示屏:
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– 输出到 KPU 的格式可选 RGB888,或 YUV422 输入时的 Y 分量
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– 输出到显示屏的格式为 RGB565
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* 支持图像同时输出到 KPU 和显示屏
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* 输出到 KPU 的格式可选 RGB888,或 YUV422 输入时的 Y 分量
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* 输出到显示屏的格式为 RGB565
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* 检测到一帧开始或一帧图像传输完成时可向 CPU 发送中断
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### 快速傅里叶变换加速器 (FFT Accelerater)
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FFT 加速器是用硬件的方式来实现 FFT 的基 2 时分运算。
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FFT 加速器用硬件的方式来实现 FFT 的基 2 时分运算。
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* 支持多种运算长度,即支持 64 点、128 点、256 点以及 512 点运算
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* 支持两种运算模式,即 FFT 以及 IFFT 运算
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* 支持可配的输入数据位宽,即支持 32 位及 64 位输入
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* 支持可配的输入数据排列方式,即支持虚部、实部交替,纯实部以及实部、虚部分离三种数据排列方式
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* 支持 DMA 传输
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### 安全散列算法加速器 (SHA256 Accelerater)
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SHA256 加速器是用来计算 SHA-256 的计算单元:
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SHA256 加速器是用来计算 SHA-256 的计算单元。
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* 支持 SHA-256 的计算
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* 支持输入数据的 DMA 传输
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## 外设模块
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### 通用异步收发传输器 (UART)
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#### 高速 UART:
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高速 UART 为 UARTHS(UART0)
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高速 UART 为 UARTHS(UART0)。
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* 通信速率可达 5Mbps
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* 8 字节发送和接收 FIFO
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* 可编程式 THRE 中断
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* 不支持硬件流控制或其他调制解调器控制信号,或同步串行数据转换器
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#### 通用 UART:
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通用 UART 为 UART1、UART2 和 UART3,支持异步通信(RS232 和 RS485 和 IRDA,通信速率可达到5Mbps。
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#### 通用 UART
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通用 UART 为 UART1、UART2 和 UART3,支持异步通信(RS232、RS485 和 IRDA),通信速率可达到5Mbps。
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UART 支持 CTS 和 RTS 信号的硬件管理以及软件流控 (XON 和 XOFF)。3 个接口均可被 DMA 访问或者 CPU 直接访问。
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* 8 字节发送和接收 FIFO
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* 异步时钟支持
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– 为了应对 CPU 对于数据同步的对波特率的要求, UART 可以单独配置数据时钟. 全双工模式能保证两个时钟域中数据的同步
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* 为了应对 CPU 对于数据同步的对波特率的要求, UART 可以单独配置数据时钟。 全双工模式能保证两个时钟域中数据的同步
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* RS485 接口支持
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– UART 可以配置为软件可编程式 RS485 模式。默认为 RS232 模式
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* UART 可以配置为软件可编程式 RS485 模式。默认为 RS232 模式
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* 可编程式 THRE 中断
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– 用 THRE 中断模式来提升串口性能。当 THRE 模式和 FIFO 模式被选择之后,如果 FIFO 中少于阈值便触发 THRE 中断
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* 用 THRE 中断模式来提升串口性能。当 THRE 模式和 FIFO 模式被选择之后,如果 FIFO 中少于阈值便触发 THRE 中断
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### 看门狗定时器 (WDT)
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WDT 是 APB 的一种从外设,并且也是 “同步化硬件组件设计” 的组成部分。具有两个 WDT, 分别为
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WDT0、WDT1 看门狗定时器主要包含模块有:
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WDT0、WDT1。 看门狗定时器主要包含模块有:
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* 一个 APB 从接口
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* 一个当前计数器同步的寄存器模块
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* 一个随着计数器递减的中断/系统重置模块和逻辑控制电路
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* 一个同步时钟域来为异步时钟同步做支持
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* 一个同步时钟域来为异步时钟同步做支持
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看门狗定时器支持如下设置:
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* APB 总线宽度可配置为 8、16 和 32 位 • 时钟计数器从某一个设定的值递减到 0 来指示时间的计时终止
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* APB 总线宽度可配置为 8、16 和 32 位
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* 时钟计数器从某一个设定的值递减到 0 来指示时间的计时终止
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* 可选择的外部时钟使能信号,用于控制计数器的计数速率
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* 一个时钟超时 WDT 可以执行以下任务:
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– 产生一个系统复位信号
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– 首先产生一个中断,即使该位是否已经被中断服务清除,其次它会产生一个系统复位信号
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* 一个时钟超时 WDT 可以执行以下任务
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* 产生一个系统复位信号
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* 首先产生一个中断,即使该位是否已经被中断服务清除,其次它会产生一个系统复位信号
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* 占空比可编程调节
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* 可编程和硬件设定计数器起始值
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* 计数器重新计时保护
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@ -233,7 +234,9 @@ DMAC 具有如下特点:
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### 集成电路内置总线 (I²C)
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集成电路总线有 3 个 I²C 总线接口,根据用户的配置,总线接口可以用作 I²C MASTER 或 SLAVE 模
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式。I²C 接口支持:
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* 标准模式(0 到 100Kb/s) • 快速模式(<= 400Kb/s) • 7-位/10-位 寻址模式
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* 标准模式(0 到 100Kb/s)
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* 快速模式(<= 400Kb/s)
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* 7-位/10-位 寻址模式
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* 批量传输模式
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* 中断或轮询模式操作
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### 串行外设接口 (SPI)
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@ -250,10 +253,12 @@ DMAC 具有如下特点:
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### 集成电路内置音频总线 (I²S)
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集成电路内置音频总线共有 3 个 (I²S0、I²S1、I²S2),都是 MASTER 模式。其中 I²S0 支持可配置连
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接语音处理模块,实现语音增强和声源定向的功能。下面是一些共有的特性:
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* 总线宽度可配置为 8,16,和 32 位 • 每个接口最多支持 4 个立体声通道
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* 总线宽度可配置为 8,16 和 32 位
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* 每个接口最多支持 4 个立体声通道
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* 由于发送器和接收器的独立性,所以支持全双工通讯
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* APB 总线和 I²S SCLK 的异步时钟
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* 音频数据分辨率为 12,16,20,24 和 32 位 • I²S0 发送 FIFO 深度为 64 字节, 接收为 8 字节,I²S1 和 I²S2 的发送和接收 FIFO 深度都为 8字节
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* 音频数据分辨率为 12,16,20,24 和 32 位
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* I²S0 发送 FIFO 深度为 64 字节, 接收为 8 字节,I²S1 和 I²S2 的发送和接收 FIFO 深度都为 8字节
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* 支持 DMA 传输
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* 可编程 FIFO 阈值
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### 定时器 (TIMER)
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