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开创GHz MCU时代,i.MX RT1170究竟做对了什么?

自2017年上市以来,i.MX RT系列取得了优秀的市场表现。i.MX RT1170跨界MCU是恩智浦i.MX RT的第八个产品系列。作为业界首款GHz级别的微控制器,这一开创性的产品系列将卓越的运算能力和多媒体功能与易用性和实时处理相结合。i.MX RT1170双核MCU集成主频高达1 GHz的Arm Cortex -M7内核和400 MHz的Cortex-M4内核,同时提供先进的安全性。凭借在宽泛温度范围下运行的能力,i.MX RT1170微控制器面向消费、工业和汽车市场的广泛应用。

i.MX RT1170在许多方面将i.MX RT系列带上了更高的层面,包括:

  • 性能
  • 功耗
  • 集成度
  • 安全性

性能

i.MX RT1170 MCU的性能表现相较原有的i.MX RT产品有了进一步的提升,以满足工业、物联网和汽车应用日益增长的边缘计算性能需求,进而成为这些应用的下一代微控制器平台。

其异构双核Arm架构带来了许多优势:GHz Cortex-M7计算能力使边缘设备的决策变得更加迅速。开发人员将不再受传统约束的限制,可以前所未有地自由创新,部署多种基于机器学习的应用,如图像分类、语音识别等。在广泛的应用中,机器学习算法具有更短的推理时间和更高的精度。此外,Cortex-M7内核处理复杂认知功能的同时,Cortex-M4内核可专门用于对实时性要求较高的控制任务,如传感器融合和运动控制。

功耗

i.MX RT1170 MCU基于28纳米FD-SOI工艺。先进的制程工艺对于芯片的集成度、性能和功耗至关重要。凭借28纳米FD-SOI,工作功耗和静态功功耗均得到很大的改善。

除了先进的工艺,i.MX RT1170 MCU还提供了非常灵活的电源架构,最多16个可编程设定点,可用于根据当前的处理器工作情况、功能的使用和电源要求自动配置时钟源、外设时钟、电压、系统电源域和其他外设。由于其双核架构,每个内核可以请求不同的设置点,由硬件仲裁机制来确定实际使用的设置点。

双核架构本身也是提升功耗表现的关键因素。i.MX RT1170片上系统有多个电源域。开发人员能够在两个内核上并行运行应用程序,或者通过在必要时关闭单个内核来降低功耗。外围设备也由电源域管理,当不需要某些模块时,可以将其关闭,从而实现灵活的电源管理。

集成度

i.MX RT1170集成了一个2D GPU,支持Open VG 1.1API。GPU还带有一个VGLite API,支持一部分的OpenVG功能,内存占用更少。

i.MX RT10xx的pixel pipeline (PXP)也仍然可用。通过将图形渲染和操作放到GPU和PXP,GPU和PXP可以结合起来,在低功耗下运行引人入胜的图形用户界面。有关使用GPU和PXP模块的更多信息,请参考官方应用笔记AN13075

在物理接口方面,i.MX RT1170增加了对2通道MIPI CSI和2通道MIPI DSI的支持。有关使用MIPI-DSI接口的更多信息,请参考官方应用笔记AN12940

i.MX RT1170 MCU上的另一个新功能是对千兆以太网的支持。i.MX RT1170设备最多可以支持三个以太网控制器:

  • 1 Gbps ENET,带AVB(音频视频桥接)
  • 1 Gbps ENET,带TSN(时间敏感网络)
  • 10/100 ENET,含IEEE 1588

安全性

i.MX RT1170 MCU保持了该跨界系列的安全特性:

  • 除了在i.MX RT10xx设备上已经支持的RSA密钥之外, HAB(high assurance boot)还增加了对ECC密钥的支持。使用ECC密钥允许HAB使用轻量级的密钥和更快的认证时间进行操作。
  • 硬件加密加速器已升级到CAAM,与i.MX RT10xx设备上使用的DCP模块相比,它提供了更高的性能和对更多算法的支持。
  • 除了为闪存提供动态解密,i.MX RT1170 MCU还为外部静态随机存取存储器/动态随机存取存储器/动态随机存取存储器和片内静态随机存取存储器(内联加密引擎-IEE)添加了动态加密/解密功能。现在,外部存储器中的读写数据以及代码和只读闪存数据都可以得到保护。
  • 密钥可以存储在基于PUF(物理上不可克隆)的密钥库中,也可以融合到OCOTP中。使用PUF意味着不需要直接存储密钥。取而代之的是,基于设备数字指纹的密钥代码被用于重建密钥。通过仅在需要时重建密钥,攻击者试图窃取密钥的时间窗口大大缩短。
  • 该系列的一些产品通过添加硬件篡改检测信号来增加物理安全保护。关于篡改功能使用的更多细节,请参考官方应用笔记AN13078

自问世以来,i.MX RT跨界MCU一直致力于将应用处理器的高性能与微控制器的高能效和设计易用性相结合。i.MX RT1170 MCU是这一融合中重要的一步,它在性能、能效、集成和安全性方面取得了多项关键进步。

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本文作者

Melissa Hunter,恩智浦边缘处理工作组系统和应用工程团队高级成员,在半导体行业工作了22年,支持各种产品线的32位MCU,包括ColdFire、Kinetis、i.MX RT和LPC产品组合。Melissa撰写了技术论文,并在课堂上讨论了许多单片机话题,包括安全性、闪存编程、性能优化、USB、LCD以及许多其他话题。

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原始发表时间:2021-03-18

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