Computermodule mit i.MX7 Aus 6 wird 7: Update für den i.MX

Der i.MX6 von NXP – bisher Freescale – gehört zu den am häufigsten eingesetzten ARM-Prozessoren im Embedded-Umfeld. Nachdem letztes Jahr der i.MX7 vorgestellt wurde, tauchen nun die ersten Computermodule mit dem neuen Prozessor auf.

Seine Popularität hat der i.MX6 neben einem universellen Featureset auch dem ausgeprägten „Familiensinn“ zu verdanken: Freescale bietet Varianten mit ein, zwei oder vier Cores an, außerdem gibt es die „Lite“-Versionen, die auf batteriebetriebene Anwendungen zielen und auf den leistungshungrigen SATA-Controller verzichten. Der Nachfolger i.MX7 zeigt, dass Weiterentwicklungen nicht immer „höher, schneller, weiter“ bedeuten müssen, denn mit dem Wechsel von i.MX6 zu 7 ersetzt NXP den ARM Cortex-A9 durch einen nicht ganz so leistungsfähigen, dafür hinsichtlich der Leistungsaufnahme wesentlich genügsameren Cortex-A7.

Der Cortex-A7 liefert beinahe so viel Rechenleistung wie der Cortex-A9 des i.MX6, benötigt dafür aber nur halb so viel Chipfläche und elektrische Energie, was vor allem der Umstellung vom 40-nm- auf einen 28-nm-Herstellungsprozess zu verdanken ist. Der High-K-Prozess ist auch für die Stand-by-Stromaufnahme nützlich, denn ein einkerniger i.MX7 Solo hat eine Stand-by-Leistungsaufnahme von 0,25 mW, verglichen mit 0,75 mW beim i.MX6 Solo. Dem Cortex-A7 zur Seite gestellt ist ein Cortex-M4-Kern, der eine eigene Stromschiene hat, sodass der Hauptprozessor vollständig abgeschaltet werden kann, während der M4 auf externe Ereignisse wartet, also z.B. Sensoren überwacht oder auf eintreffende Daten vom Netzwerk wartet (Bild 1). Damit entlastet der Cortex-M4 den A7-Kern und reduziert die Leistungsaufnahme nochmals. Bei max. 266 MHz Takt benötigt der M4 nur 18 mW.

Der gesamte i.MX7 soll eine um 70 Prozent reduzierte Leistungsaufnahme gegenüber dem i.MX6 aufweisen. Auf dem M4 kann ein einfaches Echtzeit-Betriebssystem laufen, während auf dem A7 ein vollwertiges Android- oder Linux-System betrieben wird. Da der M4 Zugriff sowohl auf das Display als auch auf sämtliche Peripherie hat, kann ein Gerät praktisch sofort nach dem Einschalten betriebsbereit sein – zumindest was einige Basis-Dienste betrifft. Der Hauptunterschied zwischen i.MX6 und 7 liegt neben den unterschiedlichen Cores darin, dass der i.MX7 keinen 3D-Grafikbeschleuniger und keine Video-Engine hat. Übliche 2D-Operationen wie Rotation, Farbumrechnung und Transparenzeffekte kann er jedoch bewältigen. Damit kommt er nur für Systeme in Frage, die entweder kein oder nur ein einfaches Display benötigen. In der Industrie und selbst in Konsumentenanwendungen sind das aber die weitaus meisten Geräte: Gebäudesteuerung, Patientenüberwachung, Wearables, diverse IoT-Geräte, Verkaufsterminals mögen einige Beispiele sein. Der i.MX7 kann Signale von zwei Kameras verarbeiten und unterstützt in der Version i.MX7Dual auch ein Electronic Paper Display, wie es z.B. im Amazon Kindle zum Einsatz kommt. Auch bei der Security hat NXP beim i.MX7 nachgelegt. Er bringt 32 KB RAM für die Speicherung von Krypto-Schlüsseln mit und hat zehn Pins für Intrusion Detection, wo der i.MX6 nur einen hat. Wenn ein Eindringling erkannt wird, kann der Prozessor den Schlüsselspeicher sicher löschen. Die Krypto-Einheit des i.MX7 wurde so erweitert, dass sie auch ECC (Elliptic Curve Cryptography) unterstützt und damit noch sicherer ist als die bisher unterstützten Verschlüsselungsverfahren DES, AES und RSA.