Výkon díky 64bitovým MPU Renesas a podpoře RTOS

Na společnost Renesas Electronics se obracelo mnoho vývojářů pracujících s RTOS, pro které byly možnosti nabízené v reálném čase, včetně rychlého spouštění systému, sice fajn, ale rozhodně zde samy o sobě nestačily. Bylo totiž zapotřebí vyššího rozlišení a často ještě lepších parametrů. Výrobce proto nelenil a v odpovědi nedávno představil výkonné mikroprocesory RZ/A3UL, které mohou svou flexibilitou, včetně snadného nasazení, stále připomínat MCU [1]. V čem ale spočívá rozdíl?

Jedno jádro, jeden giga

Pokud bychom měli stručně popsat nové MPU Renesas RZ/A3UL, jejichž klíčovou výbavu sledujeme na obr. 2, jednalo by se o skupinu mikroprocesorů pro aplikace vyžadující vysokou propustnost dat, stejně jako činnost v reálném čase. Zde všude pak budou podporovat rozhraní člověk–stroj (HMI) s vysokým rozlišením, umocněné rychlým náběhem systému. Novinky zde umožňují využít plného potenciálu real-time operačních systémů (RTOS), což dále zajišťuje i 64bitové jádro CPU Arm^® Cortex^®-A55 s maximální pracovní frekvencí 1 GHz. Použití RTOS bude navíc znamenat i okamžité spuštění za méně než jednu sekundu po nabootování. Pole působnosti je skutečně velké a zahrnuje především systémy vyžadující rychlou odezvu – průmyslová zařízení, domácí spotřebiče nebo např. automatizační techniku s displeji z tekutých krystalů či ovládacími panely, podobně jako audiotechniku nebo platební terminály.

Nové mikroprocesory RZ/A3UL zde sází na paměťové rozhraní Octal-SPI umožňující jednodušší a také kompaktnější návrhy desky – podporováno je přitom Octa Peripheral Interface (OPI) Macronix Serial Multi I/O (MXSMIO^®). Nové součástky však zahrnují též verze s podporou paměťového rozhraní DDR3L/DDR4 umožňující připojení vysokorychlostní DRAM. V případě DDR3L/ DDR4 se tak můžeme oproti rozhraní Octal-SPI dostat asi k desetinásobně rychlejšímu přenosu dat a podpořit přitom displeje třídy HD s rozlišením 1280 × 720 bodů, včetně interaktivních a ještě sofistikovanějších systémů HMI, které na svém vstupu očekávají kameru nebo i další typy snímačů.

Obr. 1  V pouzdrech typu BGA o rozměrech 13 × 13 mm tepe jedno 1GHz jádro Arm^® Cortex^®-A55 tvořící základ nového 64bitového MPU s podporou RTOS [1]

RTOS, ale i Linux

Nové MPU skupiny RZ/A3UL od Renesas podporují dva klíčové operační systémy: FreeRTOS a také Azure RTOS. Vzhledem k tomu, že je výrobce licencovaným poskytovatelem Azure RTOS pro rodinu RZ, mohou vývojáři jednoduše stáhnout Azure RTOS z GitHub a začít okamžitě pracovat. Renesas také nabízí Flexible Software Package zahrnující FreeRTOS a HAL (Hardware Abstraction Layer) drivery, které lze využít jako referenční při vývoji vlastních aplikací. Pro oba operační systémy zde samozřejmě nechybí ani rozsáhlá nabídka middlewaru.

Obr. 2  Zjednodušený pohled na vybrané základní bloky MPU RZ/A3UL [2]

Jenže vhodných aplikací je celá řada, a navíc se budou mezi sebou lišit i svými požadavky. Periferní funkce máme proto, včetně přiřazení vývodů pouzder mikroprocesorů RZ/A3UL, dále kompatibilní s RZ/G2UL využívajícími jádra Cortex^®-A55 pro systémy s rozhraním HMI založené na Linuxu a také s produkty RZ/Five (RISC-V). V praxi to pak znamená, že nová zařízení vyvíjíme na základě stejného návrhu desky, zatímco zde jednoduše nahrazujeme jeden čip za jiný. Poplatně zmíněné kompatibilitě zároveň snadno přecházíme z produktů s RTOS na ty linuxové. Z pohledu vítězných kombinací pak lze čerpat inspiraci rovněž v návrhu řešení HMI označeném jako „RTOS Based RZ/A3UL HMI SMARC SOM“.

Odkazy:

[1] Tisková zpráva, www.renesas.com/eu/en/about/pressroom/renesas-unveils-powerful-1ghz-rza3ul-64-bit-mpus-rtossupport-enable-high-definition-hmi-and-quick

[2] Mikroprocesory skupiny RZ/A3UL, www.renesas.com/eu/en/products/microcontrollers-microprocessors/rz-mpus/rza3ulpowerful-1ghz-64-bit-mpus-rtos-support-enables-high-definitionhmi-and-quick-startup