Samsung S5P4418 описание, блок-схема, техническая документация

S5P4418 — это система на кристалле (SoC), основанная на 32-разрядном RISC-процессоре для планшетов и сотовых телефонов.
Возможности S5P4418, спроектированные с использованием техпроцесса 28 нм, включают:

• Четырехъядерный процессор Cortex-A9
• Наивысшую пропускную способность памяти
• Full HD-дисплей
• 1080p 60 декодирование видео и 1080p 30 аппаратное кодирование кадров
• 3D-графическое оборудование
• Высокоскоростные интерфейсы, такие как eMMC4.5 и USB 2.0

S5P4418 использует четырехъядерный процессор Cortex-A9, что на 50% производительнее, чем ядра Cortex-A8. Это обеспечивает пропускную способность 6,4 ГБ/с в операциях таких как кодирование и декодирование 1080p, 3D-графический дисплей и обработка сигнала высокого разрешения с дисплеем Full HD. Процессор поддерживает динамическое сопоставление виртуальных адресов, что помогает разработчикам программного обеспечения эффективно использовать ресурсы памяти.
S5P4418 обеспечивает лучшую производительность 3D-графики с широким спектром API, например OpenGL ES 1.1, 2.0. 3D полностью поддерживает Full HD-дисплей. Функция двойной дисплей поддерживает FullHD разрешение основного ЖК-дисплея и 1080p 60 кадров HDTV-дисплей по HDMI, одновременно.
Отдельный постпроцессорный конвейер позволяет S5P4418 создавать реальный сценарий отображения.

Блок-схема

Особенности

28 нм техпроцесс HKMG (High-K Metal Gate)
513-контактный FCBGA, 0,65 мм Ball Pitch, размер корпуса 17х17 мм
Четырехъядерный Cortex-A9  CPU
Высокопроизводительный 3D-графический ускоритель
Многоформатный видеокодек Full-HD
Поддерживает различную память: x32 LPDDR2/3, LVDDR3 (низковольтная DDR3), DDR3 до 800 МГц
Поддержка MLC/SLC NAND Flash с алгоритмом Hardwired ECC (4/8/12/16/24/40/60 бит)
Поддерживает двойной дисплей до 2048×1280, TFT-LCD, LVDS, HDMI 1.4a, выход MIPI-DSI
Поддержка 3-канального параллельного видеоинтерфейса ITUR.BT 656 и MIPI-CSI
Поддерживает 10/100/1000 Мбит Ethernet MAC
Поддерживает 3ch SD/MMC, 5ch UART, 32ch DMA, 4ch Timer, Контроллер прерываний, RTC
Поддерживает 3ch I2S, SPDIF Rx/Tx, 3ch I2C, 3ch SPI, 8ch 12-разрядный ADC, 3ch PWM и GPIO, 1ch PPM
Поддержка MPEG-TS Последовательного/Параллельногоинтерфейса и MPEG-TS HW Parser
Поддержка 1ch USB 2.0 Host, 1ch USB 2.0 OTG, 1ch USB HSIC Host
Поддерживает функции безопасности (AES, DES/TDES, SHA-1, MD5 и PRNG) и Secure JTAG
Поддерживает различные режимы питания (Normal, Sleep, Deep-Sleep, Stop)
Поддерживает различные режимы загрузки, включая NAND (с обнаружением и коррекцией ECC), SPI Flash/EEPROM, NOR, USB и UART.

Краткая функциональная спецификация

CPU

Cortex-A9 Quad Core
Кэш L1-32 Кбайт I-Cache, 32 Кбайт D-Cache
Кэш L2-1 Мбайт общего кэша
Co-Processor-VFP (векторный процессор с плавающей точкой), Neon Processor

Управление питанием

4 Spread-Spectrum PLLs
Внешние кварцевые генераторы: 24 МГц (для PLL), 32,768 кГц (для RTC)
Поддержка различных режимов питания-Normal, Idle, Stop
Приостановка оперативной памяти (Sleep, Deep Sleep)

DMA

32-канальные DMA
Memory-to-Memory Transfer
Memory to IO Transfer, IO to Memory Transfer

Контроллер прерываний

Векторный контроллер прерываний
Поддерживает 64-канальные источники прерываний
Поддерживает следующие функции:

• уровни приоритета фиксированного аппаратного прерывания
• программируемые уровни приоритета прерывания
• маскирование уровня приоритета аппаратного прерывания
• программируемая маскировка уровня приоритета прерывания

Генерация IRQ и FIQ:

• генерация программного прерывания
• тестовые регистры
• исходный статус прерывания
• статус запроса прерывания

Таймер и сторожевой таймер

4-канальный таймер с таймером сторожевого таймера
Режим нормального интервала с запросом прерывания
Сигнал внутреннего сброса активируется, когда значение счетчика таймера достигает 0 (time -out)
Механизм прерывания с использованием уровня

RTC

32-разрядный счетчик
Поддержка прерывания сигнала тревоги

Контроллер памяти

Системный контроллер памяти
Поддерживает LPDDR2/LPDDR3/VDDR3 (низковольтное DDR3) / DDR3 SDRAM до 2 Гбайт
Поддерживает мощность от 1,2 В до 1,5 В
Максимальная рабочая частота: 800 МГц
Ширина шины данных: 32-разрядная
Контроллер статической памяти
Мультиплексированный адрес: до 24 бит
SRAM, ROM и NAND Flash
Всплывающее чтение / запись
Контроллер FLASH NAND
Поддержка SLC/MLC NAND Flash
Поддержка загрузки MLC NAND
Жесткий алгоритм ECC
4/8/12/16/24/40/60-бит BCH Коррекция ошибок

Контроллер GPIO

Различные режимы прерывания GPIO
Rising Edge, Falling Edge, High Level, Low Level Detection
Индивидуальное генерирование прерываний

Контроллер Ethernet MAC

Стандартное соответствие IEEE 802.3az-2010 для энергоэффективного Ethernet (EEE)
Спецификация RGMII версии 2.6 от HP/Marvell
MAC поддерживает следующие функции:
10, 100 и 1000 Мбит/с со следующими интерфейсами PHY:
Интерфейс RGMII для связи с внешним гигабитным PHY
Полнодуплексная работа:
Автоматическая передача потока IEEE 802.3x
Полудуплексная операция:
Поддержка протокола CSMA/CD
Ethernet-класс 4 MAC Test Suite — Приложение D)
Разрыв кадра и расширение кадра при полудуплексной работе 1000 Мбит/с
Преамбула и начало ввода данных кадра (SFD) в пути передачи
Удаление преамбулы и SFD на пути получения
Автоматическое формирование CRC и Pad, управляемое на основе каждого кадра
Автоматическая конфигурация Pad и CRC для приемных кадров
До 31 48-битная проверка сравнения адресов SA с масками для каждого байта
64-битный, 128-битный или 256-битный хэш-фильтр (необязательно) для многоадресных и одноадресных (DA) адресов
Возможность передачи всех многоадресных адресных фреймов
Промежуточный режим для передачи всех кадров без фильтрации для сетевого мониторинга
Программируемая длина кадра для поддержки стандартных или Jumbo-Ethernet фреймов размером до 16 КБ
Программируемый межкадровый зазор (IFG) (40-96 бит раз с шагом 8)
Возможность передачи кадров с уменьшенным размером преамбулы
Отдельный 32-разрядный статус для пакетов передачи и приема
Обнаружение тегов VLAN IEEE 802.1Q для приемных кадров
Дополнительная фильтрация кадров:
VLAN-тег: идеальное совпадение и фильтрация на основе хэша (опция)
Уровень 3 и уровень 4: TCP или UDP через IPv4 или IPv6
Отдельные интерфейсы передачи, приема и управления к приложению
Мастер-интерфейс MDIO (опционально) для настройки и управления устройством PHY
Стандарт IEEE 802.3az-2010 для энергоэффективного Ethernet
Замена CRC, вставка или замена поля исходного адреса

Контроллер SD/MMC

3 независимых контроллера SD/MMC и портов
Защищенная цифровая память (SD mem — версия 3.0)
Secure Digital I/O (SDIO — версия 3.0)
Архитектура передового транспорта потребительской электроники (CE-ATA — версия 1.1)
Мультимедийные карты (MMC — версия 4.41, eMMC 4.5)
Поддерживает функции MMC4.41
Поддержка функций eMMC4.5
Поддержка тактовой частоты до 50 МГц
Поддержка передачи данных PIO и DMA
Поддержка ширины шины данных 1/4-бит
Наложение сигналов SPI на одни и те же GIO от контроллера SSP/SPI

PPM

Измерение периода импульса для ИК-приемника

ШИМ

3-канальный PWM-контроллер
Пять 32-битных таймеров
Программируемая логика для отдельных каналов ШИМ
Четыре независимых канала ШИМ с программируемым контролем и полярностью
Статическая конфигурация: PWM остановлен
Динамическая конфигурация: PWM запущен
Поддерживает режим автоматического перезапуска и режим однократного импульсного режима
Поддержка двух внешних входов для запуска PWM
Поддержка DMA-трансферов
Дополнительное генерирование прерываний импульсов или уровней
ШИМ имеет два режима работы:
Режим автоматического перезапуска
Непрерывные импульсы ШИМ генерируются на основе запрограммированного рабочего цикла и полярности
Импульсный режим с одним импульсом
Только один импульс ШИМ генерируется на основе запрограммированного рабочего цикла и полярности

АЦП

8-канальный аналоговый входной порт
Поддерживает следующие функции
Разрешение: 12 бит
Коэффициент конверсии: 1 MSPS
Диапазон ввода: от 0 до AVDD18
Входная частота: до 100 кГц
Цифровой выход: уровень CMOS (от 0 до AVDD10)

I2C

3-канальный контроллер шины I2C
Каждое устройство, подключенное к шине, адресуется программным обеспечением по уникальному адресу и главному/подчиненному устройству
может работать как ведущий-передатчик или как приемник
Последовательная, 8-битная ориентированная двунаправленная передача данных может производиться со скоростью до 100 кбит/с в стандартном режиме, вплоть до 400 кбит/с в быстром режиме
Количество ИС, которые могут быть подключены к одной шине, ограничено только максимальной емкостью шины 400 пФ
Повторная функция START и раннего завершения не поддерживает
Высокоскоростной режим, комбинированный формат, 10-битный адрес не поддерживаются

SPI/SSP

3-канальный контроллер SPI
Главный или ведомый режим.
Программируемая тактовая частота и предварительная шкала.
Отдельные передающие и принимаемые буферы памяти
Программируемый выбор интерфейса, синхронный последовательный порт SPI, Microwire или TI.
Протокол SPI, протокол SSP, протокол Microwire
Обслуживание запроса DMA для FIFO передачи и приема
Максимальная частота SSP CLKGEN составляет 100 МГц
Главный режим: 50 МГц (данные приема 20 МГц)
Режим ведомого: 8 МГц

MPEG-TS

Поддержка последовательного и параллельного интерфейса MPEG-TS
Поддержка аппаратного MPEG2-TS для IPTV

Интерфейс SIM-карты UART и ISO7816

5-канальный контроллер UART
Программируемое использование входа/выхода UART или IrDA SIR.
Программируемый генератор скорости передачи.
Стандартные биты асинхронной связи
Поддержка прямого доступа к памяти (DMA).
Обнаружение разрыва линии.
Поддержка функций управления модемом CTS, DCD, DSR, RTS, DTR и RI.
Программируемое аппаратное управление потоком.
Полностью программируемые характеристики последовательного интерфейса:
данные могут быть 5, 6, 7 или 8 бит
Блок IrDA SIR ENDEC, обеспечивающий:
программируемое использование входа/выхода IrDA SIR или UART
поддержка функций IrDA SIR ENDEC для скорости передачи данных до полудуплексной передачи до 115200 бит/с
поддержка нормальных бит 3/16 и малой мощности (1,41-2,23 с)

USB

1-ch USB 2.0 Host и 1-ch USB2.0 HSIC Host
полностью соответствует спецификации универсальной последовательной шины, версии 1.1, расширенному контроллеру хоста
Спецификация интерфейса для универсальной последовательной шины, версия 2.0 и openHCI: Open Host Controller
Спецификация интерфейса для USB, версия 1.0a. Контроллер поддерживает высокоскоростную передачу данных с пропускной способностью 480 Мбит/с (В 40 раз быстрее, чем режим USB 1.1) с использованием хост-контроллера EHCI, а также полной и низкой скорости через один или несколько встроенных хост-контроллеров OHCI.
На физическом интерфейсе USB 2.0 контроллер обеспечивает следующее:
UTMI: UTMI + уровень 3, версия 1.0
Высокоскоростной Inter-Chip (HSIC), версия 1.0
Поддерживает операции ping и split
Часы UTMI / UTMI + PHY поддерживают 30-МГц работу для 16-битного интерфейса или 60-МГц для 8-битного интерфейса
1-канальный контроллер USB 2.0 OTG поддерживает функции как устройства, так и хост-функции и полностью соответствует дополнению On-The-Go к USB 2.0, версия 1.3a и версия 2.0.
Соответствует дополнению On-The-Go к спецификации USB 2.0 (версия 1.3)
Соответствует стандарту On-The-Go для спецификации USB 2.0 (версия 2.0)
Программное обеспечение, настраиваемое для режимов OTG1.3 и OTG2.0
Поддержка следующих скоростей:
Высокоскоростной (HS, 480 Мбит/с),
Полноскоростной (FS, 12 Мбит/с)
Низкоскоростной (LS, 1,5 Мбит/с)
Поддержка множественного доступа с поддержкой режима DMA/без DMA
Поддержка нескольких интерфейсов на MAC-Phy
Поддерживает 16 двунаправленных конечных точек, включая конечную точку управления 0.
Поддерживает протокол запроса сеанса (SRP)
Поддерживает до 16 каналов хоста.

I2S

3-канальный I2S-контроллер для 5.1-канального аудиовыхода
16-битный / 24-разрядный режим ведущий и ведомый
Поддержка различных режимов интерфейса
I2S, выравнивание по левому краю, выравнивание по правому краю, режим DSP
Поддерживает режим TDM для интерфейса Digital MIC
Поддерживает SPDIF Rx / Tx

AC97

1-Ch AC97
Независимые каналы для стерео PCM In, стерео PCM Out, моно MIC IN
Операция на основе DMA
Все каналы поддерживают только 16-битные выборки
Переменная частота дискретизации Интерфейс AC97 Codec (48 кГц и ниже)
16-битный, 16 входных FIFO на канал
Поддержка только основного кодека

SPDIF Tx, Rx

SPDIF Tx
Поддерживает линейный PCM до 24 бит на образец
Поддерживает нелинейные форматы PCM, такие как AC3, MPEG1 и MPEG2
2×24-битные буферы, которые поочередно заполняются данными
SPDIF Rx
Последовательный, однонаправленный, самосинхронный интерфейс
Однопроводный односигнальный интерфейс

Контроллер дисплея

Поддержка Dual Display
Поддерживает 3 слоя, коррекцию гаммы и управление цветом (яркость, контрастность, оттенок и насыщенность)
Поддерживает различные пиксельные форматы RGB/BGR 444 555 565 888 с/без альфа-канала
разрешение до 2048 x 1280 при 60 Гц
Поддержка различных ЖК-дисплеев
Интерфейс I80, RGB, последовательный RGB, выход LVDS
Поддерживает полосы данных MIPI-DSI 4
Интерфейс HDMI
HDMI 1.4a, HDCP 1.4
Поддержка формата видео:
480p при 59,94 Гц / 60 Гц, 576p при 50 Гц
720p при 50 Гц / 59,94 Гц / 60 Гц
1080p при 50 Гц / 59,94 Гц / 60 Гц
Первичные трехмерные видеоформаты
Другие различные форматы до 148 МГц пикселей
Поддерживает цвет Формат: 4: 4: 4 RGB / YCbCr, 4: 2: 2 YCbCr
Поддерживает цвет: 8 бит, 10 бит, 12 бит (ПРИМЕЧАНИЕ: 16-бит не поддерживается)
Поддерживает: линейные PCM, нелинейные PCM и высокоскоростные аудиоформаты (пакеты Audio Sample и HBR пакеты для передачи звука)
Встроенный механизм шифрования HDCP для защиты видео/аудио контента (процедура аутентификации управляемый S/W, а не H/W)
Интерфейс SPDIF и интерфейс I2S для аудиовхода
Поддержка функции AES KEY Decryption для внешнего управления ключами HDCP

Интерфейс LVDS

Диапазон выходных тактов: от 30 до 90 МГц
35: 7 сжатие данных до 630 Мбит/с на каждом канале LVDS
Режим отключения питания
Ширина полосы пропускания до 393,75 Мбайт/с
6 выходных каналов LVDS (5 каналов данных, 1 тактовый канал)
MIPI-DSI Соответствует стандартной спецификации MIPI DSI V1.01r11
Максимальное разрешение до WUXGA (1920 x 1200)
Поддерживает 1, 2, 3 или 4 полосы данных
Поддерживает формат пикселей: 16 бит/с, 18 бит/с, 1бит/с, слабо упакованы (3 байтовый формат) и 24 бит/с
Соответствует протоколу с протоколом PHY (PPI) в формате 1,5 Гбит/с MIPI D-PHY
Поддержка интерфейса RGB для входа видеоизображения с контроллера дисплея
Поддержка интерфейса I80
Поддерживает интерфейс управления PMS для PLL
Поддерживает Prescaler

Видеопроцессор

3D-контроллер чересстрочной развертки
Fine Scalar для видео

Процессор видеовхода

Максимальная поддержка разрешения 8192 x 8192
Supports 8-бит формат BT656, 601
Поддерживает MIPI-CSI
Поддержка первичного и вторичного изображений
— YUV420, YUV420 (Legacy), YUV420 (CSPS), YUV422 из 8 бит и 10 бит
— RGB565, RGB666, RGB888
— RAW6, RAW7, RAW8, RAW10, RAW12, RAW14
— формат сжатия: 10-6-10, 10-7-10, 10-8-10
Совместимость с PPI (интерфейс Protocol-to-PHY) в спецификации MIPI D-PHY
Поддержка 4-канального виртуального канала или чередования данных
Соответствует стандарту MIPI CSI2 V1.01r06
Стандартная спецификация D-phy V1.0

3D-графический контроллер

Поддерживает OpenGL | ES 1.0 и 2.0
Поддержка OpenVG 1.1
GPU — аппаратный ускоритель для 2D и 3D графических систем.
Графический процессор состоит из:
от одного до четырех пиксельных процессоров (PP)
геометрический процессор (GP)
контроллер кэша уровня 2 (L2)
блок управления памятью (MMU) для каждого GP и PP, включенных в GPU
блок управления питанием (PMU).
Полное сглаживание сцены (FSAA).
Функции процессора геометрии:
программируемый вершинный шейдер
гибкие форматы ввода и вывода
генерация списков автономных операций
индексированный и неиндексированный ввод геометрии

IP-адрес безопасности

Встроенное защищенное загрузочное ПЗУ / ОЗУ
Аппаратное ускоритель Crypto
DES / TDES, AES, SHA-1, MD5 и PRNG
Поддержка Secure JTAG

Условия эксплуатации

Рабочее напряжение
Ядро: 1,0 В
Процессор: от 1,0 В до 1,3 В
Память DDR: от 1,2 до 1,5 В
I/O: 3,3 В

Техническая документация (Datasheet)

S5P4418 Samsung_Datasheet_V0.1