10 MB On-Chip RAM setzen Maßstäbe in der Branche und ermöglichen die Implementierung von WXGA-Grafik-Displays ohne externen Speicher

Renesas Electronics präsentiert 15 neue Produkte der RZ/A1-Gruppe von Embedded-Mikroprozessor-(MPU)-Lösungen für die Implementierung komplexer HMIs (Human-Machine Interface) in Produkte für die „Smart Society“ der Zukunft. Die Produktgruppe umfasst folgende Unterkategorien: RZ/A1H, RZ/A1M und RZ/A1L. Die hier vorgestellten Bauteile sind die ersten aus der neuen RZ-Familie von Embedded-MPUs, die Renesas im Oktober 2012 unter dem Slogan „The Fusion of Control and IT“ angekündigt hat.  

Als wichtigste Merkmale bieten die neuen Produkte 10 MB integrierten RAM, den größten Speicherumfang der Branche (siehe Anmerkung 1), sowie die erforderlichen Features für die Implementierung eines HMI, wie Kamera-Eingang, hardwarebeschleunigte Grafik-Ausgabe, OpenVG 1.1 und Audio-Funktionen.  

Da es keine Notwendigkeit für zusätzlichen, externen Speicher (DRAM) gibt, können Entwickler neuer Produkte eine Grafikanzeige mit WXGA-Auflösung (1.280 x 768 Pixel) ohne Bedenken im Hinblick auf die Langzeit-Verfügbarkeit von DRAM implementieren und gleichzeitig bessere Systemleistung, geringeren Stromverbrauch und niedrigere Gesamtsystemkosten erzielen. Zusätzlich profitieren die Entwickler durch den Einsatz einer von ARM® entwickelten CPU vom ARM Ecosystem, das kürzere System-Entwicklungszyklen und geringere Entwicklungskosten ermöglicht.  

Dank der Fortschritte in der Informations- und Kommunikationstechnologie (ICT) und der Halbleitertechnik lassen sich die unterschiedlichsten Produkte und Systeme unseres täglichen Gebrauchs, wie z. B. Haushaltsgeräte, Industriemaschinen, Gebäudeversorgungssysteme, Stromnetze, Autos sowie die Verkehrsinfrastruktur zu Netzwerken miteinander verbinden. Dabei entsteht eine „Smart Society“, in der sich alle Aspekte unseres Lebens in der Cloud verknüpfen. Smartphones und Tablets setzen sich zunehmend als Schnittstelle zwischen den Menschen und der „Smart Society“ durch. Dies bedingt eine schnell wachsende Nachfrage nach hochauflösenden Displays und Touchscreen-Schnittstellen für gängige Haushaltsgeräte und Industrieanlagen.  

Die Implementierung solcher komplexen Netzwerk- und HMI-Funktionen erfordert ein hohes Maß an Rechenleistung und Funktionsumfang, das sich bisher mit MCUs alleine nur schwer erreichen ließ. Deshalb waren für solche Anwendungen herkömmliche Embedded-MPUs erforderlich, die externen Speicher (DRAM) benötigten. Allerdings hat dieses Konzept einige Nachteile. Die Anforderungen an die Taktfrequenz von DRAMs machen die Systementwicklung kompliziert. Häufige Generationswechsel bei DRAM-Schnittstellen haben zur Folge, dass sich eine langfristige Beschaffung insbesondere für industrielle Geräte nur schwer gewährleisten lässt. Montagefläche und elektromagnetische Störungen nehmen zu, und die wachsende Komplexität der Geräte führt zu stetig steigendem Software-Entwicklungsaufwand.   Renesas hat die neue RZ/A1-Serie als Lösung für diese Probleme entwickelt.    

Einzelheiten zu den Merkmalen der neuen Produkte  

1) Das große integrierte RAM eliminiert die mit externem DRAM verbundenen Probleme und ermöglicht bessere Systemleistung zu niedrigeren Kosten

Die neuen Produkte enthalten mit bis zu 10 MB das größte On-Chip RAM der Branche. Eine derartig große integrierte RAM-Kapazität bedeutet, dass der interne Speicher für die Verarbeitung der Befehlscodes während der Programmausführung sowie für große Mengen an Bilddaten ausreicht, wie dies für die Grafikverarbeitung bei HMI-Anwendungen erforderlich ist. Ein externes DRAM ist damit nicht mehr notwendig. Dies vermeidet Probleme in Bezug auf die DRAM-Beschaffung und senkt auch die Gesamtsystemkosten, da dank einer geringeren Anzahl an Bauteilen eine kleinere Bestückungsfläche ausreicht. Entsprechend verringern sich auch der Stromverbrauch sowie die Erzeugung elektromagnetischer Störungen. Weiterhin sinken damit die Kosten für die Leiterplatte, und eine kostengünstigere Stromversorgung lässt sich einsetzen, weil für das DRAM keine spezielle Stromversorgung mehr benötigt wird.  

Zusätzlich entfallen bei integriertem RAM die Bandbreitenbeschränkungen externer Lösungen. Dies bedeutet einen Speicherzugriff mit maximaler Bandbreite und geringerer Latenzzeit, was die Gesamtsystemleistung um 30 % bis 50 % steigert (siehe Anmerkung 2).    

2) Kombinationen aus ARM-CPU und Peripheriefunktionen ermöglichen hervorragende Skalierbarkeit – exklusiv von Renesas

Blickt man in die Zukunft, so erfordert die Implementierung immer komplexerer Vernetzungs- und immer höher auflösender HMI-Funktionen neben der Hardware auch zunehmend leistungsfähigere Software und zugehörige Entwicklungsumgebungen. Aus diesem Grund nutzen die neuen Produkte der RZ/A1-Serie CPUs von ARM in Kombination mit Peripheriefunktionen, die aus der bewährten SH7260-Serie von Renesas übernommen und kontinuierlich weiterentwickelt wurden. Die ARM-CPUs profitieren von einem globalen Ecosystem von Entwicklungswerkzeugen und Software. So können Entwickler, die Produkte aus der neuen RZ/A1-Serie nutzen, ihr Wissen aus früheren Renesas-Produkten in vollem Umfang für die Systementwicklung einsetzen.  

Zusätzlich profitieren Entwickler von einer noch breiteren Palette hoch flexibler Entwicklungswerkzeuge von zahlreichen Tool-Anbietern, die bereits in der Vergangenheit Unterstützung für Renesas-MCUs angeboten haben.  

Darüber hinaus haben Renesas und ARM erstmals gemeinsam eine Version des für Cortex™-M verfügbaren Echtzeit-Betriebssystems RTX CMSIS (Cortex Microcontroller Software Interface Standard, siehe Anmerkung 3) für Cortex-A entwickelt. Das neue RTOS bietet Rechenleistung mit überragendem Durchsatz. So lassen sich Anwendungen, die ursprünglich für Cortex-M entwickelt wurden, jetzt leicht auf Cortex-A portieren. Dies ermöglicht eine Leistungsskalierung für Anwendungsgebiete, bei denen Echtzeitverhalten erforderlich ist.  

„Wir freuen uns, dass Renesas sein auf ARM-Prozessoren basierendes Produktangebot erweitert“, kommentiert Keith Clarke, Vice President für Embedded-Prozessoren in der Processor Division bei ARM. „Angesichts der Bedeutung des Marktes für Automobil- und Industrieelektronik-Anwendungen haben ARM und Renesas das CMSIS-RTOS RTX erstmals für den Betrieb mit Prozessoren der ARM-Serie Cortex-A angepasst. Dank des umfassenden Know-hows von Renesas im Embedded-Bereich in Verbindung mit der Low-Power Prozessor-Technologie von ARM einschließlich produktivitätssteigernden Software-Tools können unsere gemeinsamen Kunden jetzt wesentlich attraktivere Lösungen für Automobil- und Industrieelektronik-Anwendungen entwickeln.“  

Neben den bestehenden Produktfamilien RL78, RX und RH850 hat die neue RZ-Familie zum Ziel ein umfassendes Lösungsangebot von MCU- sowie MPU-Produkten für die Smart Society bereitzustellen. Renesas plant, die Entwicklung neuer Produkte von Low-End bis zum High-End Bereich als Reaktion auf neue Marktanforderungen weiter voranzutreiben.    

Eine Liste der Launch-Partner und die wichtigsten Spezifikationen der neuen Produkte sind auf den folgenden Webseiten abrufbar:  

Launch-Partner: http://www.renesas.com/products/mpumcu/rz/rza/peer/eco_system.jsp#partner  

Die wichtigsten Spezifikationen der neuen Produkte: http://www.renesas.com/products/mpumcu/rz/rza/rza1/index.jsp#overview    

Anmerkungen

Anmerkung 1: Basierend auf einer Marktanalyse von Renesas, Stand Juni 2013. Kein Unternehmen in der Branche bietet mehr integrierte RAM-Kapazität, die sich als Arbeitsspeicher nutzen lässt. (Mikroprozessor-Cache wurde dabei nicht berücksichtigt, da sich dieser nicht separat als Hauptspeicher nutzen lässt.)  

Anmerkung 2: Verglichen mit der Anwendungsleistung in einem System, das externen DRAM nutzt.  

Anmerkung 3: RTOS-konformes Echtzeit-Betriebssystem für Prozessoren der Cortex-A Serie; das Keil RTX RTOS ist eine gebührenfreie BSD-Lizenz, die zusammen mit der ARM Development Studio 5 (DS-5™) Werkzeugpalette ausgeliefert wird.    

Verfügbarkeit

Muster ausgewählter RZ/A1L und RZ/A1H Produkte werden ab Juli 2013 erhältlich sein.    

Hinweis

ARM, Cortex und DS-5 sind eingetragene Warenzeichen oder Warenzeichen von ARM Limited. Weitere in dieser Pressemitteilung aufgeführte Produkt- und Dienstleistungsbezeichnungen sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen der entsprechenden Inhaber.      

Weiterführende Links

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