Neuer Embedded-Prozessor Erste Single-Core-MPU mit MIPI-CSI2-Kameraschnittstelle

Von Michael Eckstein

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Mit seiner neuen Cortex-A7-basierten MPU SAMA7G54 macht Microchip einen breiten Spagat zwischen hoher Rechenleistung und Energieeffizienz. Im Fokus des 1-GHz-Prozessors liegen Video- und Sprachanwendungen an der Edge.

Eine typische Anwendung für Microchips neuen Embedded-Mikroprozessor SAMA7G54 sind moderne Gegensprechanlagen mit Video- und Audiofunktionen.
Eine typische Anwendung für Microchips neuen Embedded-Mikroprozessor SAMA7G54 sind moderne Gegensprechanlagen mit Video- und Audiofunktionen.
(Bild: Microchip Technology )

Der Embedded-Markt benötigt rechenstarke und gleichzeitig energieffiziente Prozessoren und Mikrocontroller – besonders für Produkte, die an der Edge eingesetzt werden, wo der Stromverbrauch eine entscheidende Rolle spielt. Doch Rechenpower und Energieeffizienz passen oft nicht gut zusammen: So erfordern industrielle KI-Lösungen häufig fortschrittliche Bildverarbeitungs- und Audiofunktionen, die meist nur auf leistungsstärkeren Multi-Core-Mikroprozessoren zu finden sind, die aber leider viel Strom verbrauchen.

Für diesen Anwendungsbereich hat der US-Hersteller Microchip Technology (Microchip) einen neuen Embedded-Mikroprozessor vorgestellt, der beide Anforderungen zusammenbringen soll und nach eigenen Angaben als erster derartiger Baustein neben einer parallelen 12-Bit-Kameraschnittstelle ein MIPI-CSI2-Interface für Kameras mit bis zu 8 MPixeln mitbringt: die MPU SAMA7G54. Der Chip taktet mit bis zu 1 GHz und soll Entwickler ermöglichen, stromsparende Stereo-Bildverarbeitung mit genauerer Tiefenwahrnehmung bereitstellen zu können.

Linux-fähige MPU mit bis zu 1 GHz Taktfrequenz

Mit dem neuen Produkt verfolgt Microchip weiter seine Maxime, das MPU-Angebot mit dem niedrigsten Stromverbrauch am Markt bereitzuhalten. Die SAMA7G54-MPU erweitert diesen Low-Power-Trend in die 1-GHz-Leistungsklasse Linux-fähiger MPUs. Dafür stellt er laut Microchip flexible Stromsparmodi sowie Spannungs- und Frequenzskalierung bereit.

In Verbindung mit dem neuen Power-Management-IC (PMIC) MCP16502 von Microchip sollen Embedded-Entwickler ihre Endanwendung so abstimmen können, dass das beste Verhältnis zwischen Stromverbrauch und Leistungsfähigkeit erzielt wird – und gleichzeitig niedrige Gesamtsystemkosten erreicht werden. Laut Hersteller wird der MCP16502 von der Mainline-Linux-Distribution von Microchip für den SAMA7G54 unterstützt, was einen einfachen Ein- und Ausstieg aus verfügbaren Stromsparmodi sowie Unterstützung für dynamische Spannungs- und Frequenzskalierung ermöglichen soll.

Umfangreiche Schnittstellenauswahl an Bord

Die 32-Bit-MPU unterstützt laut Datenblatt unterschiedliche Speicher wie 16-Bit-DDR2, DDR3, DDR3L, LPDDR2, LPDDR3, Octal/Quad SPI und e.MMC Flash. Für Audioanwendungen enthält der Baustein erweiterte Audiofunktionen wie vier digitale I2S-Audioports, eine 8-fach-Mikrofon-Array-Schnittstelle, einen S/PDIF-Sender und -Empfänger sowie einen Quad-Stereo-Kanal-Audio-Abtastratenwandler. Der SAMA7G54 ist mit mehreren Mikrofoneingängen ausgestattet, um eine verbesserte Quellenlokalisierung zu ermöglichen und die Leistungsfähigkeit intelligenter Lautsprecher oder Videokonferenzsysteme zu verbessern.

Die MPU verfügt demnach auch über zahlreiche Anschlüsse, darunter Dual Ethernet (1x Gigabit-Ethernet und 1x 10/100-Ethernet), sechs CAN-FD und drei High-Speed-USB. Als erweiterte Sicherheitsfunktionen ist die TrustZone-Technologie von Arm integriert mit Secure Boot, sicherer Schlüsselspeicherung und leistungsstarker Krypto-Beschleuniger für AES, SHA, RSA und ECC.

Neben vielen erwartbaren Schnittstellen wie Ethernet, USB, CAN, 12-Bit-Kamera kann sich das Entwicklungsboard auch mit MikroBus und einem Raspberry Pi verbinden. DArüber hinaus ist ein Platz für ein Wi-Fi-Modul vorgesehen.
Neben vielen erwartbaren Schnittstellen wie Ethernet, USB, CAN, 12-Bit-Kamera kann sich das Entwicklungsboard auch mit MikroBus und einem Raspberry Pi verbinden. DArüber hinaus ist ein Platz für ein Wi-Fi-Modul vorgesehen.
(Bild: Microchip Technology )

„SAMA7G54 bietet Entwicklern einen risikoarmen Weg, um verbrauchs- und leistungsoptimierte KI-Lösungen für den Einsatz im Edge-Bereich zu entwickeln“, erklärt Rod Drake, Vice President der 32-Bit MPU Business Unit bei von Microchip. „Entwickler können jetzt leistungsstarke Bildverarbeitungs- und audiozentrierte KI-Anwendungen erstellen, ohne Multi-Core-MPUs mit viel höherem Stromverbrauch verwenden zu müssen.“ In Punkto Sicherheit könnten Entwickler mit den Sicherheitsexperten von Microchip zusammenarbeiten, um ihre Sicherheitsanforderungen zu bewerten und den für ihr Design erforderlichen Schutzgrad implementieren.

Entwicklungstools, Preis und Verfügbarkeit

Seiner neuen MPU stellt Microchip das Evaluierungskit SAMA7G54-EK zur Seite. Dieses hat laut Hersteller Anschlüsse und Erweiterungsstecker für eine einfache Anpassung und einen schnellen Zugriff auf umfassende Embedded-Funktionen. Das Kit wird von der Mainline-Linux-Distribution von Microchip unterstützt. Das Bare-Metal-Framework und RTOS-Support sind in MPLAB Harmony v3 enthalten. Microchip bietet außerdem eine Reihe von Ethernet-PHYs, Switches und Hubs, Funk-ICs sowie CAN FD-Transceivern, die über den SAMA7G54 unterstützt werden. Der SAMA7G54 ist im BGA343-Gehäuse zum Preis von 7,75 US-$ (ab 10.000 Stück) erhältlich.

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