Crossover-CPUs für besser skalierbare Embedded-Designs nutzen

| Autor / Redakteur: Gowri Chindalore, Ulrich Schmidt * / Margit Kuther

NXP i.MX RT: leistungsstärkste Cortex-M7-Lösung am Markt

Die neuen Prozessoren der Crossover-Serie i.MX RT basieren auf dem ARM-Core Cortex-M7, nutzen aber die Funktionsblöcke des vielseitigeren Anwendungsprozessors i.MX 6ULL. Die Prozessoren i.MX RT sind damit die weltweit erste Lösung auf dem Markt, die die Lücke zwischen Mikrocontroller und Anwendungsprozessoren wirklich schließt. Sie bringen die Leistung von Applikationsprozessoren in die MCU-Welt und unterstützen gleichzeitig sowohl Echtzeit- als auch performancehungrige Anwendungen mit Kamera- und Displayfunktion.

Der Prozessorkern der i.MX-RT-Serie wird mit bis zu 600 MHz getaktet. Im Vergleich dazu bieten aktuelle MCUs eine maximale Taktrate von 400 MHz. Damit ist die i.MX-RT-Serie die leistungsstärkste Cortex-M7-Lösung mit einem CoreMark von 3.036,5 (~ 5 CM/MHz) und 1.284 DMIPS (> 2 DMIPS/MHz). Dank der hohen Leistungsdichte des Cortex-M7-Kerns in Verbindung mit dem 512 KB TCM (Tightly Coupled Memory) SRAMs zeichnen sich die neuen Crossover-Prozessoren zudem durch eine ultraschnelle Echtzeitperformance aus; die Interrupt-Latenzzeit beträgt lediglich 20 Nanosekunden. Das ist die kürzeste Interrupt-Latenz aller weltweit verfügbaren ARM-Cortex-basierenden Designs. Insgesamt übertreffen die neuen i.MX-RT-Crossover-Prozessoren die Konkurrenz um den Faktor 2.

Die i.MX-RT-Serie unterstützt Produktdesigns mit leistungsfähigen Multimediafunktionen und ermöglicht so HMIs (Human Machine Interfaces) mit attraktiven Benutzeroberflächen. Zu den Funktionen gehören eine fortschrittliche Engine für die 2D-Grafikbeschleunigung, ein LC-Display-Controller und Kamerasensor-Interfaces sowie Audio-Schnittstellen für leistungsstarkes, mehrkanaliges Audio-Streaming.

Die neuen Crossover-Prozessoren der i.MX-RT-Serie bieten im Vergleich zu klassischen MCUs auch eine größere Designflexibilität. Die umfangreichen externen Speicherschnittstellenoptionen beinhalten unter anderem NAND, eMMC, QuadSPI NOR Flash und Parallel NOR Flash. Durch die Hochgeschwindigkeitsschnittstellen zwischen dem externen Speicher in Verbindung mit der On-the-Fly-Entschlüsselung, die eine sichere externe Datenspeicherung ermöglicht, entfällt zudem der Bedarf an integriertem Flash. Zudem unterstützen die Crossover-Prozessoren i.MX RT sowohl kabelgebundene als auch für drahtlose Vebindungen wie Ethernet und USB sowie Wi-Fi, Bluetooth, BLE, Zigbee, Thread und weitere Optionen, die Tausende von Anwendungen für eine zunehmend vernetzte Welt ermöglichen.

MCU-erfahrene Entwickler können diese neue Klasse der Crossover-Prozessoren direkt nutzen, ohne erhebliche Aufwendungen in neue Softwarefähigkeiten oder leistungsfähigere Betriebssysteme wie Linux oder Android investieren zu müssen. MCU-Kunden können mit der i.MX-RT-Serie die Leistungsfähigkeit ihrer Designs deutlich steigern und gleichzeitig ihre bestehenden Entwicklungswerkzeuge wie MCUXpresso, IAR oder Keil weiterhin nutzen. Die i.MX-RT-Crossover-Prozessoren ermöglichen auch das Rapid Prototyping und die Entwicklung mit Amazon FreeRTOS, SDK, Zephyr OS und ARM mbed. Zudem steht Entwicklern selbstverständlich auch weiterhin das globale ARM-Ökosystem mit Softwarebibliotheken und Online-Tools sowie umfassendem Support zur Verfügung.

Kit iMXRT1050-EVK unterstützt den Entwicklungsprozess

Die Entwicklung kann durch den Einsatz des über EBV Elektronik erhältlichen Low-Cost-Evaluation-Kits (EVK), das mit Arduino Hardware-Shields kompatibel ist, noch zusätzlich beschleunigt werden. Die i.MX-RT-Lösung benötigt lediglich eine Versorgungsspannung, was das Design der Spannungsversorgung vereinfacht. Diese neue Kombination von Performance- und Usability-Features der neuen Crossover-Embedded Prozessoren ermöglicht es, eine ganze Reihe neuer Applikationen umzusetzen, die bisher weder mit Anwendungsprozessoren noch mit MCU-Produkten attraktiv umgesetzt werden konnten. Zielmärkte, die für den Einsatz der neuen Crossover-Prozessoren prädestiniert sind, sind unter anderem:

Human Machine Interfaces (HMIs) mit Grafikfähigkeiten für Produkte der Haus- und Gebäudeautomation (etwa HLK-, Sicherheits- und Beleuchtungssteuerungssysteme).

Industrielle Anwendungen (etwa SPS, Fabrikautomationssysteme, Test & Measurement, M2M, HMI-Steuerungen, Fließbandrobotik) und Konsumgüter (z.B. Smart Appliances, Kameras und weitere Systeme mit hochwertigen Displays).

Motorsteuerungen und Leistungswandler für professionelle Geräte wie 3D-Drucker, Thermodrucker und Drohnen sowie für Konsumgüter wie Roboterstaubsauger.

Audiosubsysteme für den High-End Audio-Markt sowie Unterhaltungselektronik inklusive Spezialgeräte wie Gitarrenpedale.

Designs für Massenmarktapplikationen wie SmartMeter, medizinische Geräte, Verkaufsautomaten und IoT-Gateways.

Fazit: Die steigende Nachfrage nach effizienten und leistungsstarken Lösungen im Embedded-Processing-Bereich, verbunden mit verbessertem Nutzungserlebnis und einer hohen Datenverarbeitungsleistung ohne Erhöhung der Kosten und des Stromverbrauchs offenbarte die Lücke im bislang verfügbaren Embedded-Prozessor-Angebot. Um diese zu schließen, hat NXP eine neue Klasse von Embedded-Prozessoren eingeführt. Sie kombinieren die für Anwendungsprozessoren typischen Performancelevel und Sicherheitsfunktionen mit der Benutzerfreundlichkeit, den Echtzeitfähigkeiten und den energiesparenden Funktionen von Mikrocontrollern. Mit dieser höchst leistungsfähigen aber kostengünstigen Auslegung sind die neuen Crossover-Prozessoren i.MX RT dafür prädestiniert, die zunehmend vernetzte Welt immer intelligenter und sicherer zu machen.

* Gowri Chindalore ist Mitarbeiter von NXP

* Co-Autor Ulrich Schmidt ist Segment Manager High-End Processing bei EBV Elektronik

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