НОВОСТИНа рубеже 1 ГГц: двухъядерные микроконтроллеры Arm Cortex-M от NXP
4 марта 2020
Компания NXP Semiconductors представила новое семейство микроконтроллеров i.MX RT1170, отличающихся высокой производительностью, отличной надежностью и повышенным уровнем интеграции и предназначенных для промышленных, автомобильных и IoT-приложений. NXP утверждает, что микроконтроллеры i.MX RT1170 станут настоящим техническим прорывом, так как они способны работать на частотах до 1ГГц и при этом обеспечивать минимальное потребление. Для достижения оптимального баланса между потреблением, производительностью и рентабельностью в новом семействе используется передовая 28-нм технология FD-SOI. NXP стала первой компанией, выпустившей микроконтроллер по таким технологическим нормам.
Микроконтроллеры i.MX RT1170 имеют двухъядерную архитектуру, в которой используется ядро Arm Cortex-M7 с максимальной рабочей частотой до 1 ГГц и ядро Arm Cortex-M4 с максимальной рабочей частотой до 400 МГц. Кроме того, в составе контроллера присутствует графический процессор для работы с векторной 2D-графикой, графический 2D-ускоритель для обработки пикселов (PxP), а также блок EdgeLock 400A, отвечающий за функции безопасности. Архитектура семейства i.MX RT1170 обеспечивает рекордное время отклика на прерывания 12 нс, производительность 6468 баллов CoreMark и 2974 DMIPS при выполнении кода из встроенной памяти. Новые микроконтроллеры имеют до 2 Мбайт встроенной SRAM, в том числе 512 кбайт с возможностью коррекции ошибок (Error Code Correction, ECC) выделено для ядра Cortex-M7 и 256 КБ с ECC для ядра Cortex-M4.
Ядро Arm Cortex-M7 отличается высокой производительностью, в то время как ядро Arm Cortex-M4 характеризуется высокой энергоэффективностью. В результате разработчики могут запускать приложения параллельно или снижать энергопотребление, отключая ядра по мере необходимости. Энергоэффективное ядро Cortex-M4 идеально подходит для управления критическими процессами в реальном времени, например, при работе с датчиками или двигателями. В то же время, основное ядро Cortex-M7 будет востребовано в более сложных приложениях. Кроме того, двухъядерная система может параллельно выполнять несколько ML-приложений (приложения с привлечением машинного обучения), например, выполнять распознавание лиц и одновременно распознавать голосовые команды в интерактивных пользовательских интерфейсах.
В вычислительных системах с граничными вычислениями ядро Cortex-M7 обеспечивает высокую производительность и выполнение цифровой обработки сигналов (DSP), что является важным фактором для систем машинного зрения, а также для приложений с распознаванием голоса, лиц, жестов и т.д. Сочетание высокой производительности и большого объема встроенной памяти позволяет в 5 раз сократить время, необходимое для распознавания лиц, по сравнению с самыми быстрыми современными микроконтроллерами, представленными на рынке. Еще одним преимуществом высокой производительности становится рост точности и уровня защиты от спуфинга. Ядро Cortex-M7 демонстрирует исключительную эффективность в ресурсоемких приложениях с распознаванием голоса, в том числе и за счет возможности предварительной обработки звука (эхоподавление, подавление шума, формирование луча и включение).
Семейство i.MX RT1170 имеет встроенную подсистему безопасности NXP EdgeLock 400A, отличительными особенностями которой являются: фирменный безопасный загрузчик от NXP (High Assurance Boot,HAB), безопасное хранилище ключей, физически неклонируемая функция (physically unclonable function PUF), реализованная с привлечением SRAM, высокопроизводительные крипто-ускорители для AES-128/256, эллиптическая криптография, алгоритмы шифрования RSA-4096, ускорение хеширования для SHA-256/512, и функция обнаружения несанкционированного доступа. Микроконтроллер i.MX RT1170 также оснащен встроенным механизмом шифрования (IEE) и механизмами дешифрования «на лету» (OTFAD), которые позволяют решить проблему защиты данных, хранящихся во внутренней и внешней памяти, без внесения дополнительных задержек. IEE предназначен для шифрования и дешифрования встроенной SRAM-памяти и внешней памяти SRAM/ PSRAM/ DRAM, а OTFAD работает с внешней последовательной и параллельной флэш-памятью.
Являясь первыми в отрасли микроконтроллерами со встроенным графическим 2D-процессором с поддержкой векторной графики и API Open VG 1.1, представители семейства i.MX RT1170 позволяют создавать современные графические интерфейсы и, в то же время, сохранять низкое потребление за счет разгрузки основного ядра. Микроконтроллеры обеспечивают частоту обновления до 60 кадров в секунду при работе с дисплеями 720p и до 30 кадров в секунду при работе с HD-дисплеями 1080p. Комбинация графического процессора и высокопроизводительного ядра может быть полезна при создании графических панелей управления для бытовых, промышленных и автомобильных приложений.
Компания NXP предлагает широкий выбор программных и аппаратных инструментов разработки и отладки для микроконтроллеров i.MX RT, например, MCUXpresso. Эти инструменты существенно упрощают и ускоряют процесс создания новых устройств. Клиенты могут разрабатывать приложения машинного обучения на базе микроконтроллеров i.MX RT, используя среду eIQ от NXP.