助力智能社會(huì)，RZ/A1 MPU有何獨(dú)特優(yōu)勢(shì)？

隨著信息與通訊技術(shù)（ICT）、半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)的興起，日常生活中所使用到的各類(lèi)產(chǎn)品及系統(tǒng)，如家用電器、工業(yè)設(shè)備、建筑維護(hù)系統(tǒng)、電網(wǎng)、汽車(chē)以及交通設(shè)施，都開(kāi)始與網(wǎng)絡(luò)緊密相關(guān)，一個(gè)“智能型社會(huì)”正在形成。在這個(gè)智能社會(huì)中，智能手機(jī)與平板電腦作為人類(lèi)與智能型社會(huì)之間的接口，正在迅速普及，家用電器及工業(yè)設(shè)備對(duì)高分辨率顯示器、以及觸摸屏界面的市場(chǎng)需求也在迅速增長(zhǎng)。

然而，執(zhí)行此類(lèi)復(fù)雜的聯(lián)網(wǎng)及HMI功能需要較高水平的性能及功能，僅靠MPU難以實(shí)現(xiàn)，所以此類(lèi)應(yīng)用通常采用要求外部存儲(chǔ)器（DRAM）的傳統(tǒng)嵌入式MPU.但這個(gè)方法仍有些許不足，比如：DRAM的操作頻率要求使系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得復(fù)雜；DRAM接口頻繁地更新?lián)Q代，很難實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定采購(gòu)，特別是對(duì)于工業(yè)設(shè)備；安裝面積及電磁噪聲增加；設(shè)備的復(fù)雜性加重了軟件的開(kāi)發(fā)負(fù)擔(dān)等。

順應(yīng)全球ARM生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，為未來(lái)“智能型社會(huì)”創(chuàng)建復(fù)雜的人機(jī)接口（HMI），瑞薩電子業(yè)界首款基于ARM核的高端通用MPU產(chǎn)品RZ/A1應(yīng)運(yùn)而生。該產(chǎn)品擁有10兆位片上隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存，無(wú)需外部存儲(chǔ)器（DRAM）可直接采用寬屏WXGA圖形顯示器，具有強(qiáng)大的圖形處理功能，支持多種視頻輸入輸出方式和豐富的外設(shè)接口，通過(guò)控制和信息技術(shù)的融合實(shí)現(xiàn)智能社會(huì)。

內(nèi)置Cortex-A9核

基于當(dāng)前豐富的ARM生態(tài)系統(tǒng)，RZ/A1內(nèi)置Cortex-A9核，可以方便地使用ARM開(kāi)發(fā)環(huán)境、開(kāi)發(fā)工具等進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

內(nèi)置大容量?jī)?nèi)存

由于技術(shù)的進(jìn)步而引起的DDR/SDRAM的升級(jí)，通用的中規(guī)模RAM漸漸停產(chǎn)，從而造成了這一范圍RAM的日漸空缺，對(duì)使用外置RAM的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，無(wú)疑增加了采購(gòu)風(fēng)險(xiǎn)。而RZ/A1內(nèi)置最大可以達(dá)到10M的大容量的內(nèi)存，一般應(yīng)用中無(wú)需再使用外置RAM，避免了RAM采購(gòu)穩(wěn)定性的問(wèn)題，同時(shí)降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)性能。在目前業(yè)界同類(lèi)MPU中，RZ/A1擁有最大的片上內(nèi)存。

1）高速的內(nèi)存存取

Cortex-A9核加上片上的大容量?jī)?nèi)存，可以實(shí)現(xiàn)高速的內(nèi)存存取。例如在處理高速圖形數(shù)據(jù)時(shí)，片上RAM支持大帶寬低延時(shí)的通信，數(shù)據(jù)不通過(guò)外部總線(xiàn)，不必?fù)?dān)心由此而引起的總線(xiàn)負(fù)擔(dān)。圖1是RZ/A1基于AXI的總線(xiàn)架構(gòu)，RZ/A1支持多個(gè)master和slave的并行通信而互不影響。

圖1 RZ/A1AXI總線(xiàn)架構(gòu)

2）降低了整體功耗和系統(tǒng)成本

無(wú)需外置RAM，節(jié)省外部RAM模塊，降低了系統(tǒng)成本，同時(shí)不必?fù)?dān)心外置RAM供貨問(wèn)題。另外在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面降低了功耗以及噪音，同時(shí)減小了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，減小了裝配面積，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和性能。

先進(jìn)的圖形處理功能

RZ/A1支持高解析度（WXGA）；支持2D圖形加速，可實(shí)現(xiàn)高速圖形處理，支持OpenVG1.1，可以實(shí)現(xiàn)豐富流暢的圖形界面；視頻支持模擬輸入（CVBS，NTSC/PAL/SECAM），支持?jǐn)?shù)字輸入（RGB/YCbCr）。并且，RZ/A1視頻處理支持圖像調(diào)節(jié)、縮放、翻轉(zhuǎn)以及圖像渲染等功能。圖2，圖3為RZ/A1圖像處理示例。

圖2圖像調(diào)節(jié)

圖3圖像渲染

此外RZ/A1具有CMOS Camera接口，可以直接CMOS Camera信號(hào)輸入，視頻輸出可以接LCD觸摸屏。

支持SPI Multi I/O接口

對(duì)于傳統(tǒng)的SPI flash接口，串行flash中的程序在運(yùn)行時(shí)需要先被搬到RAM中然后在RAM中運(yùn)行。而RZ/A1支持SPI Multi I/O接口，支持連接X(jué)IP（Execute-In-Place）Quad Serial Flash，CPU可隨意訪(fǎng)問(wèn)外部串行flash，程序可直接在外部flash運(yùn)行，而無(wú)需將程序從flash拷貝到內(nèi)存運(yùn)行，既節(jié)省了內(nèi)存的使用，又提高了系統(tǒng)運(yùn)行（尤其是啟動(dòng)）速度。

圖4 SPI Multi I/O

此外RZ/A1的SPI Multi I/O接口與并行NOR flash接口相比大大節(jié)省了管腳數(shù)量，簡(jiǎn)化了產(chǎn)品設(shè)計(jì)，而同時(shí)存取數(shù)據(jù)速度可達(dá)到并行NOR flash的水平。

豐富的通訊和外設(shè)接口

RZ/A1具有豐富的通訊和外設(shè)接口，包括10/100M Ethernet MAC、Ethernet AVB、USB 2.0（支持Host/Function）、SD/MMC/SCI接口、CAN接口、I2C接口、PWM輸出等。此外外部ROM接口方面，除了SPI Multi I/O接口，RZ/A1還支持NAND flash和NOR flash接口。

應(yīng)用案例

圖5是應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的方案示意圖。

圖5 RZ/A1工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用示例

其中各模塊及接口作用如下：

1）PWM接口用于輸出電機(jī)控制信號(hào)。

2）IIS音頻輸出接揚(yáng)聲器，用于報(bào)警提示。

3）Ethernet MAC外接Ether PHY用于接入以太網(wǎng)。

4）SPI Multi I/O接口外接X(jué)IP Quad SPI flash用于存儲(chǔ)應(yīng)用程序及引導(dǎo)系統(tǒng)啟動(dòng)。

5）I2C接口外接EEPROM，用于存儲(chǔ)設(shè)備及生產(chǎn)商信息。

6）SDHI（SD host interface）接口可接SD卡用于存存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行日志。

7）USB2.0接口可以外接USB外設(shè)，提供方便靈活的信息交互。

8）VDC模塊（Video display controller）支持Camera信號(hào)輸入，用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控。支持外接LCD觸摸屏，通過(guò)豐富流暢的圖形及視頻處理功能，提供友好的人機(jī)接口。

RZ/A1除了應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)（人機(jī)接口）外，還可以應(yīng)用于智能家居、辦公自動(dòng)化、汽車(chē)、工業(yè)控制等多種場(chǎng)合。

綜上所述，此次瑞薩在原有的RL78族、RX族以及RH850族基礎(chǔ)上，新增RZ系列，致力于通過(guò)控制和信息技術(shù)的融合實(shí)現(xiàn)智能社會(huì)，為實(shí)現(xiàn)智能型社會(huì)提供全套解決方案。