RK3399（1）

1. 概述

RK3399是低功耗、高性能处理器，用于计算、个人移动互联网设备和其它智能设备应用。基于Big.Little架构，它集成了双核Cortex-A72和四核Cortex-A53，具有独立的NEON协处理器。

许多内置的功能强大的硬件引擎为高端应用提供了优化的性能。RK3399支持多格式视频解码，包括H.264/H.265/VP9，高达4Kx2K@60fps，特别是H.264/H.265解码器支持10bits的编码，还支持H.264/MVC/VP8编码，高达1080p@30fps，高质量JPEG编解码，特殊的图像预处理和后处理。

内置的3D GPU使得RK3399弯曲兼容于OpenGL ES1.1/2.0/3.0/3.1，OpenCL和DirectX11.1。特殊的带MMU的2D引擎可以最大化显示性能并提供非常平滑的操作。

RK3399有高性能双通道外部内存接口（DDR3/DDR3L/LPDDR3/LPDDR4），能够支撑需要的的内存带宽要求，还提供了一套完整的外设接口以灵活支持各种应用。

2. 特点

2.1微处理器

l 双核ARM Cortex-A72多核处理器和4核ARM Cortex-A53 多核处理器，都是高性能、低功耗和缓存的（cached）应用处理器。

l 2个CPU族。Big族的双核Cortex-A72优化用于高性能，Little族的四核Cortex-A53优化用于低功耗。

l ARM结构v8-A指令集的全实现，ARM Neon高级SIMD（单指令多数据）支持加速多媒体和信号处理。

l ARMv8加密扩展

l SCU确保每个族的多核之间的内存一致性

l CCI500确保两个族之间的内存一致性

l 每个Cortex-A72集成48KB L1指令缓冲和32KB L14-way集相关的数据缓冲，每个Cortex A53集成32KB L1指令缓冲和32KB L1数据缓冲，缓冲结构是独立的4-way集相关。

l 1MB统一的L2 Cache用于Big族，512KB统一的L2 Cache用于Little族。

l 支持信任区域技术

l 完整Coresight调试解决方案

n 整个系统调试和跟踪的可见信

n ETM跟踪支持

n 入侵式和非入侵式

l 8个独立的电源域用于CPU核系统，以支持内部的电源切换和外部的On/Off，以满足不同的应用方案。

n PD_A53_L2：little族的第三个Cortex-A53+Neon+FPU+L1 I/D Cache

n PD_A53_L3：little族的第四个Cortex-A53+Neon+FPU+L1 I/D Cache

n PD_A53_L：SCU + L2 Cache控制器，包括PD_A53_L0，PD_A53_L1，PD_A53_L2，PD_A53_L3，little族的调试逻辑

l 两个隔离电压源，独立支持big族和little族的DVFS

l 2个隔离的支持DVFS的电压域，独立用于big族和little族。

2.2内存组织

l 片内内存

n BootROM

n 内部SRAM

l 片外内存

n DDR3/DDR3L/LPDDR3/LPDDR4

n SPI NOR/NAND Flash

n eMMC5.1

n SD3.0/MMC4.51

2.3内部存储器

l 内部BootROM

n 尺寸：32KB

n 支持系统从下面设备中boot：

u SPI接口

u eMMC接口

u SD/MMC接口

n 支持系统代码从下面接口下载：

u USB OTG接口

l 内部SRAM

n 尺寸：200KB

n 支持加密和非加密存取

n 加密和非加密空间可以通过软件来编程

n 加密空间可以是0KB、4KB、8 KB、12 KB、16 KB，。。。多达64KB，步长4KB

2.4外部存储器或存储设备

l 动态内存接口（DDR3/DDR3L/LPDDR3/LPDDR4）

n 兼容JEDEC标准DDR3-1866/DDR3L-1866/LPDDR3-1866/LPDDR4SDRAM

n 支持2通道，每个通道是16或32bit数据宽度

n 每个通道支持2个Ranks（片选），总共4GB（最大）寻址空间，一个通道里的一个RANK的最大寻址空间也是4GB，软件可以配置。

n 32bit/64bit数据宽是软件可编程的。

n 可编程的定时参数支持不同厂家的DDR3/DDR3L/LPDDR3/LPDDR SDRAM

n 高级命令重定序和调度，最大化总线使用率

n 内置动态PHY漂移检测，以获得控制器上的动态漂移补偿。

n 可编程输出和ODT阻抗，具有动态PVT补偿。

n 低功耗模式化，比如DDR3/DDR3L/LPDDR3/LPDDR4SDRAM掉电和自刷新。

n 支持待机模式，自动门控DDR控制器时钟，以节电

n 支持基于硬件的DDR频率调制

l eMMC接口

n 完全兼容JEDEC eMMC5.1和eMMC5.0规范。

n 仅有一个eMMC接口。

n 后向兼容eMMC4.51和早期版本规范

n 支持HS400、HS200、DDR50和传统的操作模式。

n 支持eMMC boot序列，接收来自外部eMMC设备的boot数据。

n 通过停止接口时钟来处理FIFO过载和欠载。

n 使用8bit并行数据线支持3200Mbit/s的数据率（eMMC HS400）

n 使用8bit并行数据线支持1600Mbit/s的数据率（eMMC HS200）

n 使用8bit并行数据线支持832Mbit/s的数据率（eMMC DDR52模式）

n 1bit、4bit、8bit数据传输模式

n 命令CRC采用CRC7，数据CRC采用CRC16以维护数据完整性。

l SD/MMC接口

n 兼容SD3.0、MMC ver4.51

n 有2各MMC接口，可配置为SD/MMC或SDIO

n 通过自动停止卡时钟，以支持FIFO过载和欠载保护

n 支持CRC产生和错误检测

n 内置时钟频率分配控制，以提高可编程波特率

n 支持1到65535字节的块尺寸

n 数据总线宽4bits。

2.5系统部件

l Cortex-M0

n 在RK3399里有两个Cortex-M0与Cortex-A72/Cortex-A53协同工作

n Thumb指令集组合高代码密度，具有32位性能

n 集成休眠模式以降低功耗

n 快速代码执行允许更低的处理器时钟或增加休眠模式时间

n 明确的高性能的中断处理，适合实时处理的应用

n 串行线调试方式减少了debug脚的数量

l CRU（时钟和复位单元）

n 支持RK3399里的每个单元的时钟控制

n 一个带24MHz时钟输入的晶振，8个内置的PLLs

n 支持整个SOC的全局软件复位控制，也具有每个部件也有独立的软件复位

l PMU（电源管理单元）

n 多个可配置的工作模式，以节省功耗：工作时钟频率的控制，工作时钟的自动门控，电源域的ON/OFF控制

n 在不同的模式下，有许多唤醒资源

n 6个独力的电压源

n 30各独立的电源域，能基于不同的应用场合软件控制上电或下电。

l Timer

n 14个片上64bits定时器，基于中断方式操作，用于非加密应用

n 12个片上64bits定时器，基于中断方式操作，用于加密应用

n 提供两种操作模式：自由运行和用户定义的计数

n 支持定时器工作状态可检查

n 固定的24MHz时钟输入

l PWM

n 4个片上PWMs，基于中断方式操作

n 可编程预置范围的运行，从总线时钟到之后的进一步比例降低

n 内置32bit定时/计数器

n 支持捕捉模式

n 支持连续模式或一次性模式

n 提供参考模式和输出不同占空比波形

l Watchdog

n SoC里有3个Watchdogs，它们是32bits计数器

n 计数器时钟来自APB总线时钟

n 计数器从一个预置值减到，表示发生了超时

n WDT能执行两种类型的操作，当超时发生时：

u 产生系统复位

u 先产生一个中断，如果不被服务程序按时清除，则第二次超时发生，并产生一个系统复位

u 可编程复位脉冲宽度

u 总共16个定义好的主超时周期范围

l Mailbox

n SoC里有2各邮箱，为多核之间的通讯服务

n 每个邮箱支持4各邮箱元素，每个元素包括一个数据字，一个命令字寄存器和一个标志位，这个标志位能代表一个中断。

n 提供32个锁定寄存器，供软件用来表示邮箱是否被占用。

l 总线结构

n 128bit/64bit/32bit多层AXI/AHB/APB复合总线结构

n 内置的CCI500支持2族cache一致性

n 内置5个AXI互连

u PERI低性能互连，具有1个128bit AXI master，7个64bit AXI masters，1个32bit AXI master，2个64bits AXI slaves，5个32bits AHB masters和许多32bits AHB/APB slaves

u PERI高性能互连，具有1个128bits AXI master，1个128bits AXI slave，4个32bit AHB masters和许多32bits AHB/APB slaves

u 显示互连，具有2个128bits AXI masters，2个64bits AXI masters和4个32bits AHB slaves。

u GPU互连，具有1个128bits AXI master和32bits APB slave

u VIDEO互连，具有1个128bits AXI masters，2个64bits AXI masters和4个32bits AHB slaves

n 灵活的不同的QoS解决方案，以改进总线带宽的使用

l 中断控制器

n 支持8个PPI中断源和148 SPI中断源输入，来自RK3399里的不同部件

n 支持16个软件触发中断

n 中断级别是固定的，高级灵敏度用于SPI，低级灵敏度用于PPI

n 支持局部特定的外设中断（LPIs），这些中断由一个外设产生，写到控制器里的一个内存映射的寄存器里

n 2个AXI流中断接口，每个族独立

n 支持每个中断源的不同中断优先级，它们总是软件可编程的。

l DMAC

n 基于DMA的微码编程

n 特定指令集用于提高编程DMA传输的灵活性

n 支持DMA的链接列表功能，以便可以完成集散传输

n 支持内部指令cache

n 内置DMA管理线程

n 支持数据传输类型：内存到内存，内存到外设，外设到内存

n 使用中断输出信号的不同DMA事件发起DMA传输

n 在每个通道和不同中断数出之间的映射关系是软件可编程的

n 两个内置的DMA控制器，BUS_DMAC是用于总线系统，PERI_DMAC是用于外设系统

n DMAC0特征：

u 总共6个通道

u 来自外设的10个硬件请求

u 2个中断输出

u 双APB从接口，用于寄存器配置，设计为加密和非加密

u 每个DMA通道，支持信任区技术和可编程加密状态

n DMAC1特征：

u 总共8个通道

u 来自外设的20个硬件请求

u 2个中断输出

u 双APB从接口，用于寄存器配置，设计为加密和非加密

u 每个DMA通道，支持信任区技术和可编程加密状态

l 加密系统

n 支持信任区技术的有RK3399里的以下部件：

u Cortex-A72，支持加密和非加密模式，由软件切换

u Cortex-A53，支持加密和非加密模式，由软件切换

u 除了Cortex-A72和Cortex-A53外，SoC里的其它masters通过软件编程也能支持加密和非加密模式

u SoC里的某些slave部件仅能被加密master寻址，其它slave部件通过软件编程可以被加密或非加密master寻址

u 片内内存和部分空间仅能在加密模式下寻址，详细的尺寸由软件与TZMA（信任区内存适配器trustzone memory adapter）一起编程

u 外部DDR空间能划分为8各部分，每个不能能由软件编程为加密或非加密模式寻址

n 内置双通道加密和解密引擎

u 支持AES 128/192/256bitskey模式，ECB/CBC/CTR/XTS链模式，slave/FIFO模式

u 支持DES/3DES（ECB和CBC链模式），3DES（EDE/EEE key模式），slave/FIFO模式

u 支持SHA1/SHA256/MD5（带硬件填补）HASH函数，仅FIFO模式

u 支持169bit PseudoRandom Number Generator（PRNG）

u 支持256bit TrueRandom Number Generator（TRNG）

u 支持PKA 512/1024/2048bitExp Modulartor

n 支持加密boot

n 支持加密debug