TQ Systems
Embedded Module mit i.MX 93xx
NXP Semiconductors hat im November letzten Jahres seine i.MX-93xx-Familie mit Applikationsprozessoren vorgestellt. TQ Systems, ausgewählt von NXP als »Early Access Partner«, hat bereits Module auf Basis der Applikationsprozessoren entwickelt, die bald verfügbar gemacht werden sollen.
Bei der Vorstellung der i.MX-93xx-Familie hieß es seitens von NXP, dass die Applikationsprozessoren für Anwendungen in den Bereichen Automotive, Smart Home, Smart Building und Smart Factory entwickelt wurden. Die i.MX-93xx-Anwendungsprozessoren sind die ersten im i.MX-Portfolio, die mit skalierbaren Cortex-A55-Kernen (maximal zwei) ausgestattet sind, die mit Taktfrequenzen von bis zu 1,7 GHz laufen. Der Cortex-A55-Prozessorkern nutzt die DynamIQ-Technologie (Nachfolger von big.Little-Konzept) und verfügt über die neuesten Erweiterungen der Armv8-A-Architektur mit dedizierten Instruktionen zur Beschleunigung des maschinellen Lernens (ML).
Die i.MX-93xx-Familie ist laut Unternehmensangabe auch branchenweit die Familie, in der die Ethos-U65 microNPU von ARM mit einer Leistung von 256 MACs/Zyklus implementiert ist. Ethos-U65 zeichnet sich durch eine sehr gute Kombination aus Performance und Effizienz mit einem optimierten Flächenbedarf aus, die es Entwicklern ermöglichen soll, leistungsstarke, kostengünstige und energieeffiziente ML-Anwendungen zu realisieren. Dazu kommen noch ein Cortex-M33-Prozessorkern mit 250 MHz für zeitkritische Echtzeitberechnungen und -steuerungen, die sogenannte »EdgeLock Secure Enclave« für die Security und eine 2D-GPU. Schnittstellen wie UBS 2.0 mit PHY, Gb-Ethernet, CAN-FD und FlexIOs sowie diverse Möglichkeit externe Speicher anzubinden sind ebenfalls implementiert.
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»Die i.M-93xx-Prozessoren gelten auch als Nachfolger der i.MX-6-Ultralite-Prozessoren. Sie zeichnen sich im Vergleich dazu beispielsweise durch High-Speed-Schnittstellen wie TSN und Gb-Ethernet, eine bessere Grafik-Performance und eine höhere Skalierbarkeit aus«, erklärt Konrad Zöpf, Deputy Director TQ Embedded und Product Management ARM/Layerscape von TQ-Systems. Auf Basis der neuen Prozessoren hat TQ Systems bereits zwei Embedded-Module (TQMa93xxCA-AA und TQMa93xxLA-AA) entwickelt, die mit einem Basis-Board kombiniert werden können. Je nach Anforderungen steht die jeweilige Modulreihe mit Single- und Dual-Core-Varianten (1CA oder 2CA, 1LA oder 2LA), mit und ohne NPU als funktionskompatible und Pin-kompatible Variante zur Verfügung. Zöpf: »Die Module stellen den Zugriff auf alle Signal-Pins sicher, damit kann der Entwickler vollkommen frei entscheiden, welche Schnittstellen und für was er das Modul verwenden möchte.«
Das TQMa93xxLA ist ein LGA-Modul (Land Grid Array), das sich auch für hohe Stückzahlen eignet, da es maschinenbestückbar ist. Wer es austauschbar liebt, kann auf das TQMa93xxCA setzen. Es ist mit einer EPT-Steckerleiste mit 240 Anschlüssen ausgestattet. Zöpf betont noch einmal: »Beide Module sind funktionskompatibel.« Dazu kommt das Basis-Board, mit dem der Entwickler die Module physikalisch anbinden kann. Wichtige Details zu den Modulen TQMa93xxLA/TQMa93xxCA:
- CPU: Single- oder Dual-Core
- Schnittstellen: bis zu 2 x Gbit-Ethernet (1 x TSN); bis zu 2 x USB 2.0 OTG; bis zu 2 x CAN FD; bis zu 8 x UART
- Peripherieschnittstellen: bis zu 3 x SDIO/eMMC; bis zu 8 x SPI; bis zu 8 x I2C; bis zu 1 x QSPI; bis zu 7 x I²S; bis zu 8 x PDM Mic.; bis zu 1 x SP/DIF.
- LCD-Schnittstellen: 1 x MIPI DSI (4-lanes); 1 x LVDS (4-lanes)
- Kameraschnittstelle: 1 x MIPI CSI (2-lanes)
- Speicher: bis zu 2 GB LPDDR4-SDRAM; bis zu 256 MB Octal SPI NOR; bis zu 256 MB eMMC Flash; zwischen 0 und 64 kbit EEPROM
- Weitere Funktionsblöcke: Real Time Clock (RTC); Secure Element SE050; Temperatursensor; Gyroskop-Sensor (optional); CPU-JTAG-Interface
- Das TQMa93xxLA-Modul ist 38 mm x 38 mm, das TQMa93xxCA-Module ist 54 x 32 mm groß
Für die Embedded-Module stehen auch entsprechende Entwicklungssysteme zur Verfügung, die beispielsweise mit WLAN, Mobilfunk über SIM-Karte, zusätzlichem Speicher, Stromversorgung und Kabel ausgestattet sind. »Diese Entwicklungssysteme sind Referenzdesigns, die zeigen, was mit den Modulen alles möglich werden kann. Eins der Mainboards ist auf Basis des LGA-Moduls als SBC (Single Board Computer) entwickelt und ist mit einem programmierbaren analogen Frontend NAFE13388B40BS von NXP ausgestattet. Dadurch bietet es dem Anwender größte Flexibilität«, so Zöpf weiter.
NXP produziert die neue Familie noch nicht in Serie, aber Zöpf ist dennoch überzeugt: »Im ersten Quartal nächsten Jahres können wir unsere ersten embedded Module liefern.«
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