Microcontroller
Ansteuerung von TFTs leichtgemacht
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Was bedeutet das für die RZ/A-Bausteine?
Die vorhergehenden Überlegungen haben gezeigt, dass eine HMI-Anwendung ca. 3,5 MB RAM benötigt. Damit würde RZ/A1M diese Anforderungen am besten erfüllen. Natürlich findet man eine Reihe anderer Lösungen mit externem RAM (DDR oder SDRAM) zur Abdeckung dieses Speicherbedarfs auf dem Markt, doch die RZ/A-Produktfamilie ist das einzige Produkt, das derartig großes internes RAM aufweist.
RZ/A1H-MPUs geben dem Systementwickler je nach Anforderungen Spielraum für größere oder kleinere Display-Formate und ermöglicht es ihnen, kostenoptimierte Versionen für Produkte mit kleinerer Auflösung bereitzustellen.
Die CPU-Leistung von 400 MHz ist mehr als ausreichend für die Ausführung einer einfachen HMI-Anwendung sowie für eine Datenkommunikation über jedes vom System vorgegebene Protokoll, da alle Versionen der RZ/A-Familie CAN mit bis zu fünf Kanälen, Ethernet und USB mit bis zu zwei Kanälen und sogar MOST in den für Kfz-qualifizierten Versionen unterstützt.
Die 400-MHz-CPU ist aufgrund von zwei innovativen Eigenschaften der RZ/A-Familie mehr als ausreichend. Die erste Eigenschaft ist der VDC (Video Display Controller). Er liefert Hardware-Unterstützung für viele der Funktionen, die für die Erstellung des endgültigen Display-Bildes benötigt werden. Der VDC unterstützt bis zu vier unterschiedliche Grafik-Schichten, von denen zwei Eingangsdaten aus einer externen Kamera sein können. Die CPU unterstützt auch Alpha-Blending-Hardware. Alpha-Blending ist ein Prozess, bei dem jedem Pixel ein zusätzlicher 8-Bit Alphawert zugewiesen wird. Dieser Alpha-Wert bestimmt die Transparenz des Pixels, so dass man dieses über ein anderes Pixel legen kann, um das endgültige Bild zu erzeugen. Der VDC unterstützt außerdem eine farbbasierte Bildfreistellung (Chroma-Key): Die geläufigste Anwendung dafür ist die „Green Screen“-Videoverarbeitung, bei der eine bestimmte Farbe als transparent definiert wird, so dass man ein Objekt über ein anderes Bild legen kann. Manche Systeme erledigen all das in Software, die RZ/A-Familie macht das in Hardware. Daher bedeutet die 400-MHz-Rechenleistung tatsächlich eine wesentlich höhere effektive Verarbeitungsleistung. Der VDC bietet nicht nur eine digitale RGB-Verbindung zu einem TFT-Display, sondern auch eine LVDS-Schnittstelle.
Die zweite Eigenschaft der RZ/A-Familie, welche die CPU-Leistung verbessert, ist die Vermeidung des weiter oben erläuterten Bus-Bandbreiten-Problems. Ein Quad-Core-THz-Prozessor ist immer nur so schnell, wie er seine Daten erhalten kann. Wenn diese Daten in einem einzigen RAM-Block gespeichert sind, auf den man nur über einen einzigen Bus zugreifen kann, so verlangsamt dies zwangsläufig den CPU-Core. Im Gegensatz dazu besitzt der RZ/A fünf separate RAM-Speicherbänke, die jeweils mit einem dedizierten, 128 bit breiten AMBA-AXI-Bus verbunden sind (Bild 2).
So kann man gleichzeitig in den Back-Puffer schreiben, vom Front-Puffer lesen, ein Icon manipulieren und einen DMA-Transfer durchführen, während Code aus dem internen RAM ausgeführt wird.
Dies bedeutet eine erhebliche Steigerung der Rechenleistung auf Systemebene.Wie bereits weiter oben erläutert, benötigt man natürlich auch eine Verbindung zu externem Flash-Speicher. Der RZ/A unterstützt alle normalen Verbindungen zu nicht flüchtigen Speichern wie NOR, NAND, SDIO, MMC usw. Allerdings verfügt er auch über eine spezielle, serielle SPI-Multi-I/O-Flash-Verbindung nach dem neuen Quad-SPI-Protokoll. Diese QSPI-Schnittstelle ermöglicht ähnliche oder bessere Leistungswerte als bei parallelem Flash, bietet dabei aber die wirtschaftlichen Vorteile von seriellem Flash, spart Pins am Mikroprozessor und benötigt weniger Platz auf der Leiterplatte.
Peripheriemodule wie Ethernet, CAN (Peripherie-Bus 3) oder LIN (Peripherie-Bus 2) werden durch einen 64 bit breiten, separaten AMBA-AXI-Bus angebunden (Bild 3). Der Cortex-A9 verfügt über separate Schnittstellen für die beiden „North-Bus“ und „South-Bus“ genannten On-Chip-Busse.
Wenn ein an den North-Bus angeschlossener anderer Bus-Master als der Cortex-A9 auf das On-Chip-RAM oder externes RAM bzw. ROM zugreift, erfolgt dieser Zugriff über eine Bus-Bridge, welche North-Bus und South-Bus miteinander verbindet (Bild 4).
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