瑞芯微RK2116M高性能DSP处理器详细规格参数datasheet

概述

RK2116M是一款高性能双核HiFi4 DSP处理器，面向智能语音交互、音频输入/输出处理及其他数字多媒体应用设计。

RK2116M集成了1颗N320 RISC-V处理器，用于运行操作系统、UI渲染及应用协议栈等功能。芯片内置768KB系统内存与原地执行（XIP）Flash接口，可灵活适配不同的应用开发需求。

RK2116M集成了丰富的外设接口，如SAI、PDM、SPDIF、CAN等，可满足各类应用开发需求，降低硬件开发复杂度与研发成本。

RK2116M集成了4通道音频ADC与4通道音频DAC。

特性

微处理器

1颗N320 RISC-V处理器
支持Zc*、Zicond与位操作指令集架构扩展
支持私有定时器单元
支持增强型内核级中断控制器
集成1个乘法器、1个除法器与1个浮点运算单元
支持可配置物理内存保护
支持可配置可信执行环境
支持16KB指令缓存（I-Cache）与16KB数据缓存（D-Cache）
支持标准双线cJTAG调试接口

DSP

双核HiFi4 DSP处理器（DSP0、DSP1）
双加载/存储单元、4个超长指令字（VLIW）槽位、64位单指令多数据流（SIMD）
单周期可执行4次32×32乘累加、4次24×24乘累加、8次32×16乘累加、8次16×16乘累加
2个双路SIMD向量浮点运算单元（VFPU）
DSP0配备64KB指令紧耦合内存（ITCM）、256KB数据紧耦合内存（DTCM）、64KB指令缓存、64KB数据缓存
DSP1配备64KB指令紧耦合内存、128KB数据紧耦合内存、64KB指令缓存、64KB数据缓存
DSP动态电压频率调节（DVFS）配备独立电压域

存储架构

片上内置存储器
- 启动只读存储器（BootROM）
- 系统静态随机存储器（System SRAM）
- 电源管理单元静态随机存储器（PMU SRAM）
片外扩展存储器
- SPI Nor/Nand Flash

内置存储器

内置BootROM
- 支持从以下设备启动系统：
  - SPI Flash接口
- 支持通过以下接口下载系统代码：
  - SPI0接口（从设备模式）
  - I2C0接口（从设备模式）
内置SRAM
- 768KB系统SRAM
- 16KB PMU SRAM

外置存储器与存储设备

串行Flash接口
- 支持与SPI Flash设备进行数据传输
- 支持1线、2线、4线数据位宽模式
- 支持单数据速率（SDR）模式
- 支持原地执行（XIP）功能
- 最多支持1路片选

系统组件

时钟与复位单元（CRU）
- 1路支持外部晶振输入的振荡器
- 1路内部低频RC时钟
- 1路内部上电复位电路
- 支持锁相环（PLL）控制，可为芯片生成各类时钟频率
- 支持各组件独立时钟门控
- 支持芯片全局软复位控制，同时支持各组件独立软复位
电源管理单元（PMU）
- 3个独立数字电压域（DSP_DVDD/CORE_DVDD/PMU_DVDD）
- 多种可配置工作与睡眠模式，可通过调频、自动时钟门控或外部电源通断控制降低功耗
定时器
- 12个基于中断运行的64位定时器
- 1个适用于低功耗模式的64位定时器
- 支持2种工作模式：自由运行模式与用户自定义计数模式
- 支持定时器工作状态查询
脉冲宽度调制（PWM）
- 8路基于中断运行的PWM
- 支持捕获模式
- 提供参考模式，可输出多种占空比的波形
- 支持连续模式或单次触发模式
- 支持1路红外接收应用
- 集成1个时钟频率计算引擎与1个时钟自由运行计数器
- 支持3路通过查找表生成波形
- 支持3路用作LED控制器
看门狗
- 支持3个32位看门狗计数器
- 计数器从预设值递减至0时表示超时
- 超时发生时，看门狗可执行2种操作：
  - 产生系统复位
  - 先产生中断，若至第二次超时时中断仍未被服务程序清除，则产生系统复位
- 复位脉冲长度可编程
- 主超时周期共支持16档可配置范围
邮箱
- 1个邮箱模块，用于不同内核间的通信
- 支持16个邮箱单元，每个单元包含1个数据字寄存器、1个命令字寄存器与1个可触发中断的标志位
自旋锁
- 提供自旋锁寄存器，供软件实现资源管理
直接存储器访问（DMA）
- 集成2个DMA控制器
- 支持内存到内存、内存到外设、外设到内存的数据传输类型
- 每个DMA控制器支持36个逻辑通道与4个物理通道
安全系统
- 加密引擎
  - 支持带硬件填充的SHA-1、SHA-256/224、MD5算法
  - 支持带硬件填充的SHA-1、SHA-256、MD5哈希消息认证码（HMAC）
  - 支持AES-128、AES-192、AES-256加密与解密
  - 支持AES的ECB/CBC/OFB/CFB/CTR/CTS/XTS/CCM/GCM/CBC-MAC/CMAC工作模式
  - 支持最高4096位的公钥算法（PKA）运算，适配RSA
- 支持2路256位随机数发生器（RNG）输出
- 支持安全启动
- 支持安全调试
- 支持安全一次性可编程存储器（OTP）
- 支持安全操作系统
- 支持总线防火墙

音频接口

串行音频接口（SAI）
- 集成8路SAI模块
- 支持音频协议：I2S、PCM、TDM
- 最多支持128个时隙，时隙大小可配置
- 时隙长度支持8~32位可配置
- 时隙有效数据长度支持8~32位可配置
- SAI0最多支持4路发送通道与4路并行接收通道
- SAI1~3最多支持2路发送通道与2路并行接收通道
- SAI4~7最多支持1路发送通道与1路接收通道
- 支持组合不同SAI模块，扩展更多发送与接收通道
脉冲密度调制接口（PDM）
- 支持PDM主设备接收模式
- 支持5线PDM接口，包含1路时钟线与4路数据线
- 最多支持8路单声道麦克风
- 支持16~24位采样精度
索尼/飞利浦数字接口（SPDIF）
- 支持1路SPDIF发送
- 支持1路SPDIF接收
- 支持16位/20位/24位采样精度
- 支持线性PCM模式（IEC-60958标准）
- 支持非线性PCM传输（IEC-61937标准）
异步采样率转换器（ASRC）
- 集成8路ASRC模块
- 支持定长转换模式与实时转换模式
- 实时转换模式支持异步采样率时钟
- ASRC0为8通道采样率转换器
- ASRC1为4通道采样率转换器
- ASRC2~7为2通道采样率转换器
- 支持组合不同ASRC模块，扩展更多通道的采样率转换
音频编解码器
- 模数转换器（ADC）
  - 支持4通道24位ADC麦克风输入
  - 支持差分模式、单端模式与伪差分模式
  - 采样率最高可达192KHz
  - 支持数字高通滤波器（HPF），用于消除直流偏移
  - 支持2路麦克风偏置输出
- 数模转换器（DAC）
  - 支持4通道24位DAC线路输出
  - 支持单端模式
  - 采样率最高可达192KHz

连接外设

SPI接口
- 集成4路SPI接口
- SPI0/SPI3支持串行从设备模式
- SPI1/SPI2支持串行主设备与从设备模式，可通过软件配置
- SPI0接口可直接连接至串行Flash接口
I2C接口
- 集成7路I2C接口
- I2C0支持从设备模式
- I2C1~6支持主设备模式
- 支持的数据速率包括：标准模式100Kbit/s、快速模式400Kbit/s、快速增强模式1Mbit/s
UART控制器
- 集成4路UART接口
- 收发端各集成1个64字节的先进先出缓存（FIFO）
- 支持5位、6位、7位、8位串行数据收发
- 包含起始位、停止位、校验位等标准异步通信位
- 支持多种输入时钟驱动UART工作，最高可实现4Mbps波特率
- 支持自动流控模式
CAN控制器
- 集成1路CAN接口
- 符合CAN与CAN FD协议（即ISO 11898-1:2015标准）*
- 支持标准帧的发送与接收
- 支持扩展帧的发送与接收

*注：罗伯特·博世有限公司是“CAN”与“CAN FD”商标的唯一所有者

其他

多组通用输入输出接口（GPIO）
- 所有GPIO均可用于产生中断
- 支持电平触发与边沿触发中断
- 电平触发中断的极性可配置
- 支持上升沿、下降沿与双边沿触发中断，触发方式可配置
- 上下拉方向可配置（上拉或下拉）
- 驱动强度可配置
- 压摆率可配置
温度传感器（TS-ADC）
- 采样率最高可达50KS/s
- 集成1路温度传感器
- 测温范围-40~125℃，测温精度±5℃
一次性可编程存储器（OTP）
- 容量为8K位，其中6.5K位用于安全应用
- 支持编程/读取/待机模式
封装类型
- RK2116M：QFP64L封装（本体尺寸：10mm×10mm；引脚间距：0.5mm）
  - 内置MCP音频编解码器