Neue MPUs von Atmel Mit ARM Cortex-A5 gegen TIs Sitaras mit Cortex-A8

Nach TIs Sitara-Chips mit Cortex-A8 und Renesas RZ-Familie mit Cortex-A9 hat nun auch der Energiespar-Core Cortex-A5 seinen Platz gefunden: In Atmels SAMA5D3-MPUs.

Die Zielmärkte sind nicht neu: Embedded-Industrieappliktionen und Konsumer-Elektronik (Fabrik- und Gebäudeautomatisierung, Smart-Grid, Medizinelektronik, Handheld-Terminals, Uhren, GPS-Systeme, DECT-Telefone) will Atmel mit seiner neuen MPU-Familie adressieren. Der mit bis zu 536 Mhz getaktete Cortex-A5 mit 1,57 DMIPS/MHz liefert rund 842 DMIPS, was den SAMA53D nicht an die Spitze der Rechenleistung setzt (schon ein mit 500 MHz getakteter Sitara AM335x liefert 1.000 DMIPS), dafür aber die Leistungsaufnahme: Mit nur 200 mW bei 1,25 V Versorgungsspannung mit komplett aktivierter Peripherie im aktiven Modus, weniger als 0,5 mW im Low-Power-Modus bei nur 60 µs Aufwachzeit und weniger als 2 µA Stromaufnahme im Backup-Modus (Registerinhalte werder erhalten) werden die Cortex-A8/A9-Konkurrenten deutlichst unterboten. Eine ausführliche technische Analyse des ARM Cortex-A7 auch im Vergleich zum A8 finden Sie hier.

Die in einem 65-nm-LP-Prozess bei einer externen Foundry gefertigten Chips beinhalten AMRs 64-bit-AXI/AHB-Bus, der bei 166 MHz Taktfrequenz einen Datendurchsatz von 1328 MB/s ermöglicht - das ist der Top-Wert in dieser MPU-Klasse überhaupt. Desweiteren ist eine FPU des Typs VFPv3 integriert, die gegenüber der "alten" FPU des Typs VPF11 rund die dreifache FLOPs-Leistung liefert (NEON-Erweiterungen wurde hingegen nicht implementiert), an Speichern werden DDR, LPDDR und LPDDR2 unterstützt. LPDDR3-Support wie bei TIs AM335x fehlt, dieser würde aber zum jetzigen Zeitpunkt auch wenig Sinn machen, da die Embedded-Märkte in der Regel eine Generation hinter dem PC-Markt zurück sind. Zudem wird MLC-NAND-Speicher mit 24-bit-ECC unterstützt.

Um eine möglichst breite Anwendungspalette abbilden zu können, gibt es in vier Unterfamilien (SAMA5D31,33,34 und 35) mit unterschiedlichen Kombinationen von Ethernet-MACs (Gbit-,10/100), TFT-LCD-Controller mit Beschleuniger für die Bildzusammensetzung, Kamera-Schnittstelle,  SDIO/SD/MMC, UARTs, SPIs, TWIs, Soft-Modem, zwöfkanaligen 12-bit-A/D-Wandler und sechs 32-bit-Timer, ergänzt um vier 16-bit-PWM-Ausgänge. Eine CMOS-Sensorschnittstelle erlaubt den einfachen Anschluß z.B. eines Barcode-Scanners.

Um den IP-Diebstahl einzudämmen und/oder eine sichere Kommunikation zu ermöglichen, hat Atmel eine verschlüssellungs-Engine spendiert, welche die Standards AES, 3DES und SHA für die Ver-/Entschlüsselung von Daten erlaubt. Für die Schlüsselerzeugung ist noch ein Zufallszahlengenerator implementiert.

Um die System-Kosten zu minimieren, wurde nicht nu rein einfaches Stromversorgungs-Modell impldmentiert, auch auf externe Widerstände kann dank der Impedanz-Steuerung der DDR-IOs verzichtet werden.

Dank Speicherverwaltungseinheit (MMU) können neben eigener Software natürlich auch Betriebssysteme laufen: Neben Linux wird es auch eine Version von Google’s Android in der Version 4.0. (Ice-Cream-Sandwich) geben, das zunehmend auch in der Industrie gemäß des Mottos "Lass mal Google die Entwicklungsarbeit für uns machen" Akzeptanz findet. Wenn man kein OS nutzt, kann man aus Atmels Softpack C-Code herunterladen, um das Evaluations-Board möglichst schnell zum Laufen zu bringen. Von dem gibt es pro Unterfamilie ein separates Kit.

Die Atmel SAMA5D3 werden in einem 324-Ball-BGA-Package geliefert und sind bereits jetzt verfügbar. Bei Abnahme von mindestens 1.000 Stück startet der Preis bei 7,00 US-Dollar. Damit ordnet sich Atmel preislich im Umfeld der Konkurrenz ein: Den AM335x gibt es bei Abnahme von mindestens 10.000 Stück ab 7,50 Dollar. Mit der neuen Familie kann Atmel High-End-Applikationen, die 2.000 DMPIS brauchen, noch nicht bedienen. Der Cortex-A5 ist jedoch im Gegensatz zum Cortex-A8 multicore-fähig. Es würde daher kaum überraschen, wenn es zukünftig auch Familien mit zwei oder vier Cores geben würde, wenn die Kunden noch mehr Rechenleistung benötigen.