T153芯片解析：ARM+RISC-V异构架构，集成三路千兆网

导语：

随着工业设备向网络化、智能化方向发展，PLC、人机界面、机器人和工业网关不仅需要运行Linux应用、图形界面及通信协议，还要同时处理数据采集、设备控制和实时响应任务。

全志T153是一款面向工业应用设计的高性能、低功耗处理器。它将四核Arm Cortex-A7应用处理器与RISC-V玄铁E907实时处理器集成在同一芯片中，并提供三路千兆以太网、两路CAN-FD、LocalBus以及丰富的采集控制接口，为工业自动化设备提供兼顾应用处理、实时控制与网络通信的硬件平台。

本文主要介绍T153MX-BCX。T153系列包含多个不同规格的子型号，其他型号在内存、接口数量和封装形式等方面有所区别，具体应以对应型号规格书为准。

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T153集成四核Arm Cortex-A7处理器，最高主频可达1.6GHz，每个核心配置32KB指令缓存和32KB数据缓存，并共享512KB二级缓存。

四核处理器可以运行Linux系统、图形界面、网络协议和设备管理程序，适合同时承担：

● 工业图形界面；

● 网络通信与协议转换；

● 设备状态监测；

● 数据记录与分析；

● 本地数据库和日志服务；

● 远程运维及业务应用。

相较于以基础控制为主的单核或双核平台，四核架构能够为复杂界面、多网络通信及多任务程序提供更加充足的运行资源。

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除了四核Cortex-A7，T153还集成一颗最高600MHz的RISC-V玄铁E907处理器。

E907可以独立运行RTOS或裸机程序，负责实时数据采集、控制信号输出、通信响应以及其他对确定性要求较高的任务；Cortex-A7则负责Linux应用、图形界面和网络服务。

通过这种异构架构，可以将上层应用和实时任务分开运行，减少Linux系统负载变化对实时控制程序的影响，适合需要同时兼顾复杂应用与快速响应的工业设备。

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T153支持Tina Linux、RTOS与Baremetal组成的AMP多核异构系统。

在实际应用中，可以根据任务特点进行分配：

● Linux负责图形界面、网络服务和业务应用；

● RTOS负责周期性采集、实时通信和控制任务；

● Baremetal用于对启动速度、执行效率和资源占用要求更高的功能。

不同处理单元之间可通过芯片内部通信机制交换数据，使Linux应用与实时控制程序能够在同一芯片上协同运行。

这种架构尤其适合PLC、机器人控制器、储能网关和工业HMI等既需要Linux软件生态，又对实时性有明确要求的设备。

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T153集成3路10/100/1000Mbps以太网控制器，支持RMII和RGMII PHY接口，并支持IEEE 1588精确时间同步、巨型帧、VLAN及TCP/IP校验和卸载等功能。

三路千兆以太网可以分别连接现场设备、内部控制网络和上级管理平台，也可以用于网络隔离、数据转发及多网段通信。

典型应用包括：

● 多网口工业网关；

● PLC及运动控制器；

● 实时工业以太网设备；

● 机器人控制系统；

● 储能及电力通信终端；

● 工业数据采集设备。

IEEE 1588硬件时间戳能力还可为多设备时间同步和工业实时通信提供基础。

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T153集成2路CAN-FD接口，单帧数据段最高支持64字节，并兼容CAN 2.0A和CAN 2.0B协议。

芯片同时支持ISO 11898-1:2015、AUTOSAR和SAE J1939等标准，并提供接收FIFO、发送缓冲区、消息过滤及错误记录等功能。

CAN-FD相比传统CAN拥有更高的数据传输效率和更大的单帧数据容量，可用于连接电机驱动器、传感器、车辆设备、电池管理系统及其他工业控制节点。

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T153提供一路LocalBus控制器，支持8位、16位和32位数据宽度，并支持大小端配置、奇偶校验及突发传输。

其最高接口速度可达到：

● 16位模式下150MHz；

● 32位模式下100MHz。

LocalBus可用于连接FPGA、外部控制器、高速采集模块及其他并行总线设备，适合需要在处理器与外部逻辑器件之间进行高速数据交换的应用。

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T153MX-BCX提供丰富的工业控制接口，主要包括：

● 24路12位GPADC；

● 4路TPADC；

● 30路PWM；

● 10路UART；

● 6路TWI；

● 4路SPI；

● 2路CAN-FD；

● 3路千兆以太网；

● 约140路GPIO。

24路GPADC采用12位SAR ADC架构，模拟输入范围为0～1.8V，最高采样频率可达2MHz，可用于电压、温度、压力及其他模拟信号采集。

PWM资源支持独立输出、互补输出、死区配置、输入捕获和步进电机控制，可用于电机、风扇、背光、蜂鸣器及功率器件控制。

丰富的串行接口可以连接传感器、仪表、通信模块、扩展芯片和执行机构，有助于减少外部接口扩展器件。

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T153集成图像信号处理器ISP，最多支持两路传感器输入，并支持RAW8、RAW10和RAW12等数据格式。

主要图像处理能力包括：

● 黑电平校正；

● 自动曝光和自动白平衡；

● 数字增益；

● 镜头阴影校正；

● 坏点校正；

● 2D降噪；

● Gamma校正；

● 锐化和色彩增强；

● 图像裁剪、缩放、镜像和翻转。

ISP在线处理性能最高为1M@30fps，离线处理性能最高为2M@30fps，可满足工业摄像头、仪表识别、设备状态监测及轻量机器视觉等应用需求。

在图像输入方面，T153MX-BCX支持：

● 4-Lane、2+2-Lane或1+1+1-Lane MIPI CSI；

● 8/10/12/16位并行CSI；

● BT.656、BT.601及BT.1120等接口协议。

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T153集成显示引擎和G2D图形加速单元，支持RGB、双通道LVDS及MIPI DSI显示输出，最高可实现1920×1080@60fps显示。

其中：

● RGB最高支持1920×1080@60fps；

● 双通道LVDS最高支持1920×1080@60fps；

● 单通道LVDS最高支持1366×768@60fps；

●4-Lane MIPI DSI最高支持1920×1080@60fps。

G2D单元支持图像缩放、格式转换、Alpha混合、色键、镜像以及0°、90°、180°和270°旋转，可以减少部分图形处理任务对CPU的占用。

这些资源能够满足工业HMI、设备操作面板、机器人示教器和带屏网关等产品的显示需求。

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T153MX-BCX支持16位DDR3、DDR3L及DDR4内存，最大可支持4GB容量。

其中DDR3和DDR3L最高时钟频率为933MHz，DDR4最高时钟频率为1066MHz。开发者可以根据产品性能、成本、功耗和供货要求选择相应的内存方案。

芯片同时支持SD卡、eMMC 5.1、SPI NOR和SPI NAND等启动及存储介质，并支持安全启动，可以满足不同工业终端的系统存储需求。

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T153内置密码运算引擎，支持多种常用安全算法：

● AES、DES、3DES和SM4对称加密算法；

● MD5、SHA及SM3哈希算法；

● RSA、ECC和SM2公钥算法；

● PRNG和TRNG随机数生成算法。

芯片还支持安全启动、eFuse、安全内存隔离、DDR数据扰码以及安全外设访问控制，可为固件认证、设备身份识别、通信加密和数据保护提供硬件基础。

完整的产品安全方案仍需结合密钥管理、系统权限、升级认证和服务器端安全机制进行设计。

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T153支持-40℃～+85℃环境温度范围，能够适应高低温变化较大的工业现场环境。

芯片内部集成CPU和DDR温度传感器，并支持过温告警及保护，可用于监测芯片运行状态。实际整机设计仍需结合处理器负载、供电、PCB布局和设备结构完成散热验证。

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凭借四核Cortex-A7、RISC-V E907、多网口、CAN-FD、LocalBus以及丰富的采集控制接口，T153适用于：

● 可编程逻辑控制器PLC；

● 工业HMI；

● 机器人及运动控制设备；

● 工业网关；

● 储能和电力通信终端；

● 工业数据采集设备；

● 工业视觉终端；

● 设备操作面板；

● 边缘控制器。

对于需要同时运行Linux应用、图形界面、网络通信和实时控制任务的工业设备，T153通过ARM+RISC-V异构架构提供了集成度较高的实现方案。

结语

T153的特点并不只是四核CPU性能，而是围绕工业自动化需求，将四核Arm Cortex-A7、RISC-V E907、三路千兆以太网、两路CAN-FD、LocalBus、ISP、显示引擎和丰富的采集控制接口集中在同一芯片中。

四核Cortex-A7负责Linux应用和复杂业务，E907负责实时控制任务，三路千兆网和CAN-FD用于连接不同网络及现场设备，ISP和显示资源则满足工业视觉与人机交互需求。

这种功能组合使T153能够覆盖PLC、工业HMI、机器人、工业网关和储能终端等多种产品，为需要兼顾应用处理、实时控制和工业互联的设备提供芯片平台。