君正CW080SN产品介绍

1 概述
1.1 产品描述
图 1. CW080SN 的框图

CW080SN 是一款专为智能可穿戴设备视觉应用而设计的视频处理器。它在提供强大视频处理能力的同
时，注重紧凑封装尺寸与低功耗设计。该芯片支持 1200 万像素图像采集、4K@30fps 视频处理、2M@120
fps 高帧率视频处理，并在动态场景中显著提升性能表现。针对可穿戴设备视觉应用的关键需求，该芯片可
实现快速采集与录制、超低功耗待机模式、EIS 等功能，并满足其他主流应用要求。
基于双核异构架构，该处理器集成了高性能Xburst CPU、Victory0 RISC-V协处理器以及一个提供1Tops计
算能力的专用 NPU 。它配备了32KB I/D缓存和128KB L2缓存，主频率最高可达1.2GHz，内置完整的 MMU 及
符合IEEE 754标准的硬件浮点单元，支持多精度计算，并与Magik开发平台兼容。 VPU 支持主流的半直接处
理、H.264/H.265/JPEG编码，并增加了针对H.264/H.265 PSNR 及SSE的硬件统计功能。
该处理器集成了下一代图像信号处理器（ISP）与高性能 H.264/H.265/JPEG 视频编码器，在图像质量与
比特率控制方面引领行业潮流。在图像处理方面，CW080SN 支持高达 248M 像素/秒的处理能力，具备鱼眼
校正与双摄像头融合拼接等先进功能，并进一步优化计算性能、比特率、内存及带宽利用率。该处理器还
集成 AI 编码技术，以实现系统资源的高效分配。该芯片还集成了温度传感器与摄像头接口，支持通过高速SPI、 SDIO 及I2S接口实现Wi-Fi与蓝牙等扩展连接功能，并提供包括UART与I2C在内的丰富外设资源。
1.2 应用场景
图 1-2 展示了 CW080SN 的典型应用场景。
图 1.2 CW080SN 的典型应用场景

2 特性
2.1 CPU
 Xburst ® 1：单核、单指令、9 级流水线，最高主频可达 1.2 GHz
 MIPS32 指令集架构与 Ingenic SIMD 128 指令集架构
 32 KB L1 D-缓存 + 32 KB L1 I-缓存，128 KB L2 缓存
 通过硬件预取支持 WB 与 WT 属性
 Enhanced FPU 符合 MIPS32-ISA 标准，支持 IEEE754 兼容的单精度与双精度浮点格式。
 支持 MM
2.2 MCU
 Victory0 RISC-V 协处理器，顺序执行，3 级流水线，最高频率可达 600 MHz
 RV32IMC 指令集架构
 8 KB L1 指令缓存与 8 KB L1 数据缓存
2.3 TNPU
 1Tops@int8@1GHz
 支持 K11~K77，S1/2/4
 支持 F：int4/8/12/16；W：int4/8/12/16/20 位宽
 加速按深度划分的层
 Magik AI 算法开发平台现已推出
 支持色彩转换
 共享内存池
2.4 视频处理单元（VPU）

 H.264/H.265/JPEG 编码器
 视频编码最高分辨率：4096×3024
 最大视频编码性能：273 M像素/秒
 JPEG 编码器支持最高 16K 的宽度。 
 支持参考帧与重建帧的复用
 支撑架压缩
 支持主流道的半透传
 增加对 H.264/H.265 PSNR 及 SSE 硬件统计功能的支持
2.5 图像信号处理器（ISP）
 最高分辨率：4096×3024
 最高性能：248M 像素/秒
 支持多摄像头
 可同时支持三种不同分辨率的输出
 支持 WDR
 算法性能优化
 支持在图像内任意位置进行 DMA 输入与 DMA 输出
 主流支持 8 个 OSD 通道。 
 主流支持 32 个矩形/线条，包括对角线。
 该缩放工具支持将分辨率从 4K 下调至360P。
 优化高 CPU 占用问题
 不支持 RGBIR 功能
 该系统在多摄像头运行期间动态配置 ISP/IPC 缓冲区。 
 为 blockremap 添加增益校正功能
 AE+ AWB 快速入门
2.6 图像引擎
 IPU
− AHB 用于寄存器配置的总线 
− 用于数据交换的 AXI 总线 
− 支持的数据格式（CSC 功能）
 输入数据格式：NV12
 输出数据格式：NV12、NV21、 ARGB 、RGB、HSV ——
支持的数据格式（OSD 功能）
 输入背景数据格式：NV12
 输入叠加数据格式：ARGB32、ARGB1555、RGB32、NV12、NV21、2位模式
 输出数据格式：NV12 
− 最小输入与输出图像尺寸（像素）：4×4 
− 最大输入及输出图像尺寸（像素）：3840×2160 
− 背景通道 OSD 功能
 支持四层 OSD
 支持在整幅背景图像上，或仅在背景图像的覆盖区域内，启用 OSD 叠加效果。 
 支持 12 个端口使用 port-duff OSD 模式
2.7 视频输入
 输入接口： MIPI -CSI

 输入格式：RAW8/RAW10/RAW12/YUV422(8位)

MIPI-CSI 
− 符合 MIPI Alliance 相机串行接口 2（CSI-2）标准
− 最多支持 4 条 D-PHY Rx 数据通道 
− 支持长包与短包解码 
− 支持使用同步数据包，以精确计算帧同步信号与行同步信号。 
− 输出 32 位图像数据 
− 支持每像素 6 位至 24 位的 RGB、 YUV 及 RAW 数据格式。 
− 支持错误检测与纠正
2.8 音响系统
 AIC
− 支持 I2S 与 MSB -Justified 格式 
− 8kHz、12kHz、16kHz、24kHz、32kHz、44.1kHz、48kHz 及 96kHz 采样率 
− 支持 16、20 及 24 位采样数据宽度，可承载 16 位分包化播放数据 
− 支持 DMA 传输模式 
− 支持中断模式及 CPU 对数据寄存器的访问 − 支持双通道收发数据、全双工及半双工模式 − 支持回环功能，前提是录制与播放均在同一设备上进行。
采样率：左声道数据将用于回声消除；支持内置编解码器时，连接内置编解码器仅支持
从机模式；支持外部编解码器时，连接外部编解码器可支持从机或主机模式；支持 I2S 总
线。
 DMIC
− 支持低功耗模式
− 支持 16/20 位数据采样
− SNR:90dB,THD:-90dB@FS-20dB
− 支持线性高通滤波器；衰减值：-2.9 dB @ 100 Hz、-22 dB @ 27 Hz、-36 dB @ 10 Hz ——
支持在等待语音触发时保持低功耗模式 
− 支持为 1/2/3/4 通道数字麦克风配置
− 支持的采样率：8 kHz、16 kHz、48 kHz
2.9 存储器
 SDRAM 
−片内封装（SIP）1Gbit DDR3/DDR3L
2.10 系统功能
 钟 
− 支持外部 24M 晶体输入
− 支持两个分数N型锁相环 
− 支持为 CPU、DDR、AHB0 及 AHB2 时钟提供无故障时钟源切换功能，而其他时钟则不支持该功能。 
− 高频模块的最大支持分频为 16，低频模块的最大支持分频为 256。
以及超低频模块的分数除法功能——支持所有模块的
独立时钟门控——支持向 GPIO 输出 24M EXCLK
 PWM
− 支持四个通道，每个通道均可独立配置并单独启用 
− 为各通道支持配置空闲电平或初始电平
− 支持按通道配置高层级时长与底层级时长
− 支持每个通道配置时钟分频系数
− 为每个通道提供软件可配置的高级/低级脉宽支持
 TCU
− TCU 包含 4 个通道，支持以下工作模式。  正常模式：计数器在所选时钟边沿（上升沿、下降沿或两者均选）上递增
 门控模式：当控制信号处于正确状态时，计数器才会递增。 
 正交模式：计数器基于正交输入信号运行
 定向模式：计数器根据所选方向信号进行递增或递减操作
 捕获模式：计数器同时输出两个连续上升沿之间的周期，以及该周期内的高电平脉冲宽度。
 POS 模式：计数器将重置，并基于所选信号的上升沿或下降沿重新开始计数。
− 该系统通过可选寄存器选择门控信号、方向信号、捕获信号及位置信号——EX_CLK 与 RT_CLK 时钟支持 1、4、16、64、256 及 1024 的分频比；当分频比设为 1 时，计数器仅在上升沿触发。
− 过滤掉周期短于设定值的 GPIO 信号
 INTC
− 支持最多 64 个中断源 
− 每个中断源均可独立启用
− CPU 访问所有寄存器
 PDMA
− 支持最多 16 条独立 DMA 通道，每个通道均可配置为单向传输模式。
− 支持内存间、内存至外设以及外设至内存的数据传输 
− 同时支持描述符型与非描述符型传输模式 
− 支持软件配置 DMA 突发长度 
− 支持的数据单元传输数：1 ~ 2 24-1 
− 支持 8 位、16 位及 32 位数据宽度模式下的传输 
− 固定通道优先级：0~ 3：最高；4~ 11：中等；12~15：最低 − AHB 至 APB 桥
 EFUSE
− 控制对 4096 位内部非易失性一次性可编程存储器的读写操作
− 带保护位的段管理 
− 通过逻辑或操作对受保护段进行备份 
− 2016 位已为用户预留。
− KEY 区段的读取访问保护
− 支持对 EFUSE 密钥进行加扰/解扰操作（写入 EFUSE 的密钥即为加扰后的版本）
− 程序与读取时序均可配置，默认支持 200 MHz 运行频率—— EFUSE 读取时钟频率范围为：85~ 250 MHz 
− EFUSE 写入时钟频率范围：158~250 MHz − 两种读取方式：通过配置寄存器或通过 AHB 总线。
− 复位信号由 POR 直接提供，从而确保芯片启动期间复位操作的稳定性。
 IVDC
− 仅支持 NV12 格式数据
− 支持单独启用 VPU0（H.265/H.264）、单独启用 VPU0（JPEG），或同时启用 VPU0 与 VPU1。
− 为 IVDC 使用分配的 DDR 空间大小可配置。
− 支持非直接透传，ISP 与 VPU 之间的数据交换可绕过 IVDC 缓存——支持通过半直接透传方式传输最多 4 种不同尺寸的多摄像头图像。
-通过模式
− 支持动态分辨率切换
− 支持基于软件的 SID 主动匹配模式
− 支持来自 Sensor0 和 Sensor1 的双摄像头图像垂直堆叠，前提是两者的宽度相同，且它
们的总高度不超过 3840（此为 IVDC 支持的最大高度；在实际应用中，还应考虑 VPU 的
最大高度限制）。
 总线监控（Bus Monitor）
− 支持两种监控模式
− 监测时长可配置。
2.11 外围设备
 GPIO 
− 每个端口均可配置为输入端口、输出端口或备用功能端口。
− 每个端口均可配置为低电平/高电平或上升沿/下降沿触发中断源，且每种配置均可独立屏蔽。
− 每个端口均连接至一个内部上拉或下拉电阻，这些上拉/下拉电阻可被禁用。 
− GPIO 输出三个中断信号，每组信号中的一个被发送至中断控制器（INTC）。
 SMB 控制器 
− 一种双线制 SMB 串行接口，由串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）组成。 
− 三种速率模式：标准模式（100 Kb/s）、快速模式（400 Kb/s）与快速+模式（1 Mb/s）、高速模式（3.4 Mb/s）
− 器件时钟与 pclk（APB 时钟）相同。
− 可编程 SCL 生成器 
− 主或从 SMB 操作 
− 7位寻址或10位寻址 
− 发送广播呼叫或起始字节 
− 64 个深缓冲区收发 FIFO 
− 中断操作 
− 连接到同一总线的设备数量仅受限于 400pF 的最大总线电容。 
− APB 接口 
− 3 个独立的 SMB 通道（SMB0、SMB1、SMB2）
 SSI 
− 支持三种协议模式：Motorola 的 SPI、TI 的 SSP 以及 National 的 Microwire；支持
全双工、仅发送及仅接收两种工作模式；支持可配置的传输字节序。 
− 发送端与接收端均配备一个 128×32 FIFO 缓冲区用于数据缓冲——支持可配置的常
规传输模式或间隔传输模式——在 SPI 协议传输过程中，串行时钟的极性与相位均可
进行配置。
动态配置 
− 两个从机选择信号，支持同时安装最多两个从机——支持背对背连续传输模式 
− 支持环回测试
 SFC
− 支持仅发送或仅接收操作
− 在字节内传输时， MSB 始终先传输（大端序）；在数据字节之间传输时，先传输 LSB ；而在命令或地址字节之间传输时，先传输 MSB 。
− FIFO 深度：64，FIFO 宽度：32 位
− 单个设备可选择
− 支持可配置接收采样点
− 支持可配置时序参数：tSLCH、tCHSH、tSFSL；支持可配置闪存地址宽度
− 7 种传输模式：标准 SPI、双输出/双输入 SPI、四输出/四输入 SPI、双 I/O SPI、四 I/OSPI、全双 I/OSPI、全四 I/O SPI 
− 两种数据传输模式：CPU 模式与 DMA 模式− 最多可通过软件配置 6 个阶段 
− 支持对命令描述符表（CDT）的软件使用 
− 支持数据传输中的 DMA 描述符链式操作 
− SDR 传输模式与 DDR (DTR) 传输模式
− SPI 通用协议传输
 UART
− 全双工操作
− 位宽为 5、6、7 或 8 位，可选无奇偶校验、奇偶校验或偶校验；停止位数为 1、1.5 或2 位——包含一个 64×8 位发送 FIFO 和一个 64×11 位接收 FIFO。
− 独立传输、接收及线路状态
− 内部诊断功能，提供回环控制与断开、奇偶校验、超频及帧格式错误检测——支持FIFO 模式下独立发起发送与接收数据的 DMA 请求 − 符合 IrDA 标准的低速红外异步接口
 MSC 控制器
− 支持 SD 存储及 SD 输入/输出（SDIO）数字接口协议，符合相关标准。
SD HCI 规格
− 支持主机版本 4.20 
− 支持 eMMC 规范协议 5.00 
− 支持 SD 规范协议 3.01
− 支持 SD I/O 规范协议 3.00
− 最大数据传输速率可达 400 MB/s（eMMC 卡 HS200 模式）
− 支持 SD 总线 1/4 位数据宽度及 eMMC 总线 1/4/8 位数据宽度——控制器集成了适用于 eMMC/SD 总线的可编程分频器——支持多种 DMA 模式，包括 SDMA 、ADMA2 和 ADMA3。
− 支持多种 SD 功能，包括多个 I/O 通道、I/O 与内存的组合配置；支持 IRQ，使卡卡
能够向 eMMC/SD 控制器发送中断请求。
− 对卡片的单次或多次块级访问，包括擦除操作——支持对 eMMC 卡采用流式访问方式 
− 支持 SDIO 在 1 位或 4 位访问期间读取等待、中断检测——支持命令完成信号及
CPU 取指中断
− 命令完成信号禁用功能
− 最大块长度为 1024 字节（1KB）
 USB 接口 
− 符合 USB 2.0 高速（480 Mbps）功能标准及 USB 相关规范
2.0 规范 
− 支持作为高速/全速 USB 外设控制器运行，并支持通信功能在点对点或多点配置中，主机/外设 — UTMI + 第3层收发器接口
− 软连接/断开 
− 9 个端点，编号为 0 至 8，双向 
− 支持控制传输、中断传输、等时传输及批量传输 
− 支持 DMA 与非 DMA 两种工作模式
2.12 启动
 启动选项 
− SPI Nor/Nand 与 MSC
 安全启动（Security Boot）
 快速启动（Fast Boot）
2.13 安全引擎
 基于硬件实现的HASH（MD5/SHA224/SHA256/SHA384/SHA512）算法
 基于硬件实现的 AES128/192/256（CBC/ECB）算法
 基于硬件实现的 RSA2048 算法
 基于硬件的真随机数生成器
2.14 带独立电源的 RTC
 内置32768Hz振荡器，搭配外部32K晶振生成32K时钟源
 32位秒计数器
 可编程调节计数器，可生成精准的1Hz时钟
 支持警报中断、1Hz中断
 独立供电设计，可在休眠模式下独立运行
 内置断电控制器
 支持警报唤醒功能
 支持外部引脚唤醒，集成最长2秒的毛刺滤波功能