助力智能社會，RZ/A1 MPU有何獨特優(yōu)勢？ - 全文

電子發(fā)燒友網12月“處理器與DSP特刊”火熱下載中，缺你怎可！

　　隨著信息與通訊技術（ICT）、半導體行業(yè)的發(fā)展以及物聯(lián)網的興起，日常生活中所使用到的各類產品及系統(tǒng)，如家用電器、工業(yè)設備、建筑維護系統(tǒng)、電網、汽車以及交通設施，都開始與網絡緊密相關，一個“智能型社會”正在形成。在這個智能社會中，智能手機與平板電腦作為人類與智能型社會之間的接口，正在迅速普及，家用電器及工業(yè)設備對高分辨率顯示器、以及觸摸屏界面的市場需求也在迅速增長。

　　然而，執(zhí)行此類復雜的聯(lián)網及HMI功能需要較高水平的性能及功能，僅靠MPU難以實現(xiàn)，所以此類應用通常采用要求外部存儲器（DRAM）的傳統(tǒng)嵌入式MPU。但這個方法仍有些許不足，比如：DRAM的操作頻率要求使系統(tǒng)設計變得復雜；DRAM接口頻繁地更新?lián)Q代，很難實現(xiàn)長期穩(wěn)定采購，特別是對于工業(yè)設備；安裝面積及電磁噪聲增加；設備的復雜性加重了軟件的開發(fā)負擔等。

　　順應全球ARM生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，為未來“智能型社會”創(chuàng)建復雜的人機接口（HMI），瑞薩電子業(yè)界首款基于ARM核的高端通用MPU產品RZ/A1應運而生。該產品擁有10兆位片上隨機訪問內存，無需外部存儲器（DRAM）可直接采用寬屏WXGA圖形顯示器，具有強大的圖形處理功能，支持多種視頻輸入輸出方式和豐富的外設接口，通過控制和信息技術的融合實現(xiàn)智能社會。

　　內置Cortex-A9核

　　基于當前豐富的ARM生態(tài)系統(tǒng)，RZ/A1內置Cortex-A9核，可以方便地使用ARM開發(fā)環(huán)境、開發(fā)工具等進行產品開發(fā)。

　　內置大容量內存

　　由于技術的進步而引起的DDR/SDRAM的升級，通用的中規(guī)模RAM漸漸停產，從而造成了這一范圍RAM的日漸空缺，對使用外置RAM的產品來說，無疑增加了采購風險。而RZ/A1內置最大可以達到10M的大容量的內存，一般應用中無需再使用外置RAM，避免了RAM采購穩(wěn)定性的問題，同時降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)性能。在目前業(yè)界同類MPU中，RZ/A1擁有最大的片上內存。

　　1）高速的內存存取

　　Cortex-A9核加上片上的大容量內存，可以實現(xiàn)高速的內存存取。例如在處理高速圖形數(shù)據時，片上RAM支持大帶寬低延時的通信，數(shù)據不通過外部總線，不必擔心由此而引起的總線負擔。圖1是RZ/A1基于AXI的總線架構，RZ/A1支持多個master和slave的并行通信而互不影響。

　　圖1 RZ/A1AXI總線架構

　　2）降低了整體功耗和系統(tǒng)成本

　　無需外置RAM，節(jié)省外部RAM模塊，降低了系統(tǒng)成本，同時不必擔心外置RAM供貨問題。另外在產品設計方面降低了功耗以及噪音，同時減小了電路設計的復雜度，減小了裝配面積，提高了產品質量和性能。

　　先進的圖形處理功能

　　RZ/A1支持高解析度（WXGA）；支持2D圖形加速，可實現(xiàn)高速圖形處理，支持OpenVG1.1，可以實現(xiàn)豐富流暢的圖形界面；視頻支持模擬輸入（CVBS，NTSC/PAL/SECAM），支持數(shù)字輸入（RGB/YCbCr）。并且，RZ/A1視頻處理支持圖像調節(jié)、縮放、翻轉以及圖像渲染等功能。圖2，圖3為RZ/A1圖像處理示例。

　　圖2 圖像調節(jié)

　　圖3 圖像渲染

　　此外RZ/A1具有CMOS Camera 接口，可以直接CMOS Camera信號輸入，視頻輸出可以接LCD觸摸屏。

　　支持SPI Multi I/O接口

　　對于傳統(tǒng)的SPI flash接口，串行flash中的程序在運行時需要先被搬到RAM中然后在RAM中運行。而RZ/A1支持SPI Multi I/O接口，支持連接XIP （Execute-In-Place） Quad Serial Flash，CPU可隨意訪問外部串行flash，程序可直接在外部flash運行，而無需將程序從flash拷貝到內存運行，既節(jié)省了內存的使用，又提高了系統(tǒng)運行（尤其是啟動）速度。

　　圖4 SPI Multi I/O

　　此外RZ/A1的SPI Multi I/O接口與并行NOR flash接口相比大大節(jié)省了管腳數(shù)量，簡化了產品設計，而同時存取數(shù)據速度可達到并行NOR flash的水平。

　　豐富的通訊和外設接口

　　RZ/A1具有豐富的通訊和外設接口，包括10/100M Ethernet MAC、 Ethernet AVB、USB 2.0（支持Host/Function）、SD/MMC/SCI接口、CAN接口、I2C接口、PWM輸出等。此外外部ROM接口方面，除了SPI Multi I/O接口，RZ/A1還支持NAND flash和NOR flash接口。

　　應用案例

　　圖5是應用于工業(yè)控制系統(tǒng)的方案示意圖。

　　圖5 RZ/A1工業(yè)控制系統(tǒng)應用示例

　　其中各模塊及接口作用如下：

　　1） PWM接口用于輸出電機控制信號。

　　2） IIS音頻輸出接揚聲器，用于報警提示。

　　3） Ethernet MAC外接Ether PHY用于接入以太網。

　　4） SPI Multi I/O接口外接XIP Quad SPI flash用于存儲應用程序及引導系統(tǒng)啟動。

　　5） I2C接口外接EEPROM，用于存儲設備及生產商信息。

　　6） SDHI（SD host interface）接口可接SD卡用于存存儲系統(tǒng)運行日志。

　　7） USB2.0接口可以外接USB外設，提供方便靈活的信息交互。

　　8） VDC模塊（Video display controller）支持Camera信號輸入，用于工業(yè)現(xiàn)場實時監(jiān)控。支持外接LCD觸摸屏，通過豐富流暢的圖形及視頻處理功能，提供友好的人機接口。

　　RZ/A1除了應用于工業(yè)控制系統(tǒng)（人機接口）外，還可以應用于智能家居、辦公自動化、汽車、工業(yè)控制等多種場合。

　　綜上所述，此次瑞薩在原有的RL78族、RX族以及RH850族基礎上，新增RZ系列，致力于通過控制和信息技術的融合實現(xiàn)智能社會，為實現(xiàn)智能型社會提供全套解決方案。

——本文選自電子發(fā)燒友網12月《處理器與DSP特刊》“透視新設計欄目”，轉載請注明出處，違者必究！