وبلاگ شرکت در مورد NXP MCIMX280DVM4B پردازنده های نرم افزارهای چند رسانه ای هسته ای کم مصرف ARM9TM

NXP MCIMX280DVM4B پردازنده‌های کاربردی چندرسانه‌ای با هسته کم‌مصرف ARM9™

شرکت شنژن مینگجیادا الکترونیکس، با مسئولیت محدود، به عنوان یک توزیع‌کننده جهانی پیشرو قطعات الکترونیکی، تأمین‌کننده NXP MCIMX280DVM4B پردازنده کاربردی چندرسانه‌ای کم‌مصرف و با کارایی بالا است. این پردازنده مبتنی بر هسته ARM9™ به طور خاص برای بازارهای صنعتی و مصرف‌کننده تعبیه شده بهینه شده است و عملکرد استثنایی و مجموعه‌ای غنی از رابط‌های عملکردی را ارائه می‌دهد و آن را به انتخابی ایده‌آل برای برنامه‌هایی مانند دروازه‌های انرژی هوشمند، سیستم‌های کنترل صنعتی و دستگاه‌های پزشکی تبدیل می‌کند.

MCIMX280DVM4B مروری بر پردازنده

MCIMX280DVM4B یک پردازنده کاربردی کم‌مصرف و با کارایی بالا است که به سری i.MX28 تعلق دارد. این پردازنده معماری هسته ARM926EJ-S™ را که در بازار ثابت شده است، اتخاذ می‌کند و با سرعت‌های تا 454 مگاهرتز کار می‌کند و تعادل استثنایی عملکرد و بهره‌وری انرژی را در سیستم‌های تعبیه شده نشان می‌دهد. به عنوان یک عضو مهم از خانواده پردازنده‌های i.MX28، MCIMX280DVM4B به طور خاص برای برنامه‌های تعبیه شده مختلفی که نیازی به نمایشگر ندارند، مانند دروازه‌های رسانه‌ای، سیستم‌های مدیریت انرژی هوشمند، چاپگرها و اسکنرهای دستی و ماژول‌های ارتباطی، بهینه شده است.

این پردازنده در یک پکیج 289 پین MAPBGA (14x14mm، فاصله 0.8mm) بسته‌بندی شده و در محدوده دمایی -20°C تا +70°C (درجه مصرف‌کننده) و -40°C تا +85°C (درجه صنعتی) کار می‌کند و الزامات برنامه‌های مختلف محیطی را برآورده می‌کند.

ویژگی‌های فنی و مزایای معماری

پردازنده MCIMX280DVM4B چندین ویژگی فنی پیشرفته را ادغام می‌کند و آن را از همتایان خود متمایز می‌کند. در هسته خود، یک پردازنده RISC 32 بیتی مبتنی بر معماری ARM926EJ-S است که با سرعت کلاک تا 454 مگاهرتز کار می‌کند، با 16 کیلوبایت حافظه پنهان دستورالعمل و 32 کیلوبایت حافظه پنهان داده، که اجرای کارآمد دستورالعمل را تضمین می‌کند. قابل توجه است، این پردازنده 128 کیلوبایت SRAM داخلی کم‌مصرف و 128 کیلوبایت ROM قابل برنامه‌ریزی ماسک را ادغام می‌کند. این طراحی نیاز به RAM خارجی را هنگام اجرای سیستم‌های عامل (RTOS) کوچک در زمان واقعی از بین می‌برد و پیچیدگی و هزینه سیستم را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

از نظر پشتیبانی از حافظه، MCIMX280DVM4B عملکردی استثنایی دارد. این دستگاه از انواع مختلف رابط‌های حافظه خارجی، از جمله 16 بیتی mobile DDR (mDDR)، DDR2 و LV-DDR2، با حداکثر فرکانس کلاک 205 مگاهرتز (با ولتاژ بیش از حد) پشتیبانی می‌کند. علاوه بر این، این پردازنده از حداکثر هشت دستگاه فلش NAND، مجهز به قابلیت تصحیح خطا BCH ECC تا 20 بیت پشتیبانی می‌کند و قابلیت اطمینان بالایی را برای ذخیره‌سازی داده‌ها فراهم می‌کند. برای الزامات ذخیره‌سازی رایج در سیستم‌های تعبیه شده، MCIMX280DVM4B همچنین از فلش NAND SLC/MLC و مدیریت eMMC 4.4 پشتیبانی می‌کند و نیازهای ذخیره‌سازی را برای سناریوهای مختلف کاربردی برآورده می‌کند.

مدیریت انرژی یکی دیگر از ویژگی‌های کلیدی MCIMX280DVM4B است. این پردازنده یک واحد مدیریت انرژی (PMU) کارآمد را ادغام می‌کند که شامل مبدل‌های سوئیچ DC-DC سه خروجی و چندین رگولاتور خطی است که امکان مدیریت توالی توان دقیق را برای خود پردازنده و لوازم جانبی I/O آن (مانند حافظه و کارت‌های SD) فراهم می‌کند. علاوه بر این، PMU عملکرد شارژ باتری لیتیوم یونی را ادغام می‌کند و این پردازنده را به ویژه برای برنامه‌های دستگاه‌های قابل حمل مناسب می‌کند. این طراحی توان بسیار یکپارچه، پیچیدگی طراحی توان سیستم را به میزان قابل توجهی ساده می‌کند و چرخه‌های توسعه محصول را کاهش می‌دهد.

از نظر عملکرد اتصال، MCIMX280DVM4B آرایه‌ای غنی از رابط‌های جانبی را ارائه می‌دهد: رابط‌های USB 2.0 با سرعت بالا (یک OTG و یک کنترل‌کننده میزبان، هر دو با PHY داخلی)، دو رابط شبکه کنترل‌کننده منطقه (CAN) سازگار با 2.0B، یک 10/100 مگابیت بر ثانیه Ethernet MAC (پشتیبانی از زمان‌بندی سخت‌افزاری IEEE 1588) و چندین پورت سریال همزمان (SSP) برای اتصالات SDIO/MMC/MS/SPI. این گزینه‌های اتصال متنوع، پردازنده را قادر می‌سازد تا به راحتی به الزامات مختلف ارتباطات صنعتی و اتصال دستگاه‌های جانبی رسیدگی کند.

عملکرد غنی جانبی و رابط

پردازنده MCIMX280DVM4B آرایه‌ای بسیار غنی از منابع جانبی را ارائه می‌دهد تا نیازهای متنوع سیستم‌های تعبیه شده پیچیده را برآورده کند. از نظر نمایشگر و تعامل انسان و ماشین، این پردازنده یک کنترل‌کننده LCD RGB 24 بیتی را ادغام می‌کند که از یک خط لوله پردازش پیکسل (PXP) پشتیبانی می‌کند و عملکردهای پردازش گرافیکی مانند تبدیل فضای رنگ، مقیاس‌بندی، ترکیب آلفا و چرخش را بدون نیاز به دسترسی به حافظه میانی فعال می‌کند و کارایی پردازش گرافیکی را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد. علاوه بر این، این پردازنده مجهز به یک کنترل‌کننده صفحه لمسی 4/5 سیمی و پشتیبانی از ماتریس صفحه‌کلید 8×8 (با مدارهای تشخیص دکمه) است که یک راه‌حل کامل برای برنامه‌های مختلف رابط انسان و ماشین (HMI) ارائه می‌دهد.

از نظر قابلیت‌های پردازش صدا، MCIMX280DVM4B نیز عملکردی استثنایی دارد. این دستگاه رابط‌های صوتی سریال دوگانه (SAIF) را ادغام می‌کند که هر رابط از سه جفت استریو پشتیبانی می‌کند و امکان عملیات انتقال و دریافت فول‌دوپلکس را فراهم می‌کند. علاوه بر این، این پردازنده مجهز به یک فرستنده SPDIF است که یک راه‌حل درجه حرفه‌ای برای خروجی صوتی دیجیتال با کیفیت بالا ارائه می‌دهد. این ویژگی‌های صوتی، پردازنده را برای دستگاه‌های تعبیه شده که نیاز به اعلان‌های صوتی، پخش موسیقی یا پردازش صوتی حرفه‌ای دارند، بسیار مناسب می‌کند.

به دست آوردن سیگنال آنالوگ یک نیاز اصلی برای بسیاری از برنامه‌های صنعتی است و MCIMX280DVM4B پشتیبانی جامعی را در این زمینه ارائه می‌دهد. این پردازنده یک مبدل A/D با وضوح پایین 16 کاناله (LRADC) و یک مبدل A/D با سرعت بالا تک کاناله (HSADC) را ادغام می‌کند که دومی به نرخ داده تا 2 مگابیت بر ثانیه می‌رسد. این رابط‌های آنالوگ، همراه با سنسور دمای داخلی، پردازنده را قادر می‌سازد تا سیگنال‌های مختلف حسگر و پارامترهای محیطی را به دقت ثبت کند و آن را برای برنامه‌هایی مانند کنترل صنعتی، نظارت پزشکی و نظارت بر انرژی مناسب می‌کند.

از نظر رابط‌های ارتباطی، علاوه بر USB، CAN و Ethernet که قبلاً ذکر شد، MCIMX280DVM4B همچنین پنج فرستنده و گیرنده ناهمزمان عمومی (UART) را ارائه می‌دهد که از حداکثر 3.25 مگابیت بر ثانیه (با کنترل جریان سخت‌افزاری)، یک UART اشکال‌زدایی، دو رابط I2C master/slave (تا 400 کیلوبیت بر ثانیه)، چهار تایمر 32 بیتی، یک رمزگذار چرخشی، هشت مدولاتور عرض پالس (PWM) و GPIO با قابلیت وقفه پشتیبانی می‌کند. چنین آرایه غنی از منابع جانبی، این پردازنده را قادر می‌سازد تا تقریباً هر نیاز رابطی را برای برنامه‌های تعبیه شده برآورده کند.

قابل توجه است، MCIMX280DVM4B دارای قابلیت‌های امنیتی قوی، از جمله یک شناسه منحصر به فرد فقط خواندنی برای الگوریتم‌های مدیریت حقوق دیجیتال (DRM)، راه‌اندازی ایمن با رمزگشایی سخت‌افزاری AES 128 بیتی، سخت‌افزار هش SHA-1 و SHA-256 و قابلیت High Assurance Boot (HAB4) است. این مکانیسم‌های امنیتی حفاظت end-to-end را برای دستگاه‌ها از راه‌اندازی تا زمان اجرا فراهم می‌کنند و به طور موثر از نفوذ کد مخرب و سرقت مالکیت معنوی جلوگیری می‌کنند، که به ویژه در برنامه‌های حساس به امنیت مانند IoT و کنترل صنعتی مهم است.

نمودار بلوک پردازنده برنامه‌های کاربردی i.MX280

سناریوها و راه‌حل‌های کاربردی

پردازنده MCIMX280DVM4B، با ویژگی‌های چند منظوره و قابلیت‌های با کارایی بالا، کاربرد گسترده‌ای را در بخش‌های مختلف صنعت پیدا کرده است. در بخش اتوماسیون صنعتی، این پردازنده به ویژه برای برنامه‌هایی مانند پنل‌های رابط انسان و ماشین (HMI)، درایوهای صنعتی، کنترل‌کننده‌های PLC، سیستم‌های نمایش کنترل I/O و ترمینال‌های نمایش ربات‌های کارخانه مناسب است. قابلیت‌های پردازش گرافیکی قدرتمند و منابع رابط غنی آن، آن را قادر می‌سازد تا انواع صفحه‌های لمسی صنعتی و پنل‌های عملیاتی را به طور یکپارچه هدایت کند، در حالی که از طریق CAN bus یا Ethernet با سایر قسمت‌های سیستم کنترل ارتباط برقرار می‌کند.

در زمینه الکترونیک پزشکی، ویژگی‌های کم‌مصرف و رابط‌های جانبی غنی MCIMX280DVM4B آن را برای دستگاه‌های پزشکی قابل حمل مانند مانیتورهای بیمار و تجهیزات تشخیصی قابل حمل بسیار مناسب می‌کند. ADC با دقت بالای داخلی پردازنده می‌تواند سیگنال‌های فیزیولوژیکی مختلف را به دقت ثبت کند، در حالی که قابلیت‌های پردازش قدرتمند آن امکان پردازش و تجزیه و تحلیل این داده‌ها را در زمان واقعی فراهم می‌کند. علاوه بر این، راه‌اندازی ایمن و ویژگی‌های رمزگذاری آن، حریم خصوصی داده‌های پزشکی و قابلیت اطمینان عملکرد دستگاه را تضمین می‌کند و الزامات انطباق سختگیرانه صنعت پزشکی را برآورده می‌کند.

مدیریت انرژی هوشمند یکی دیگر از زمینه‌های کاربردی کلیدی برای MCIMX280DVM4B است. این پردازنده به طور گسترده در کنتورهای هوشمند، دروازه‌های انرژی و سایر دستگاه‌ها استفاده می‌شود. ویژگی‌های کم‌مصرف آن به ویژه برای دستگاه‌های نظارت بر انرژی که نیاز به عملکرد مداوم طولانی‌مدت دارند، مناسب است، در حالی که رابط‌های ارتباطی غنی آن (شامل Ethernet، CAN، USB و غیره) ادغام دستگاه را در سیستم‌های مختلف مدیریت انرژی تسهیل می‌کند.

در بخش الکترونیک مصرفی، MCIMX280DVM4B با موفقیت در اسکنرهای دستی، چاپگرها، کنترل از راه دور گرافیکی، تلفن‌های رسانه‌ای و دروازه‌های رسانه‌ای اعمال شده است. کنترل‌کننده LCD یکپارچه و خط لوله پردازش پیکسل (PXP) پردازنده، این دستگاه‌ها را با یک تجربه رابط کاربری روان فراهم می‌کند، در حالی که رابط‌های USB با سرعت بالا اتصال به دستگاه‌های جانبی مختلف را تسهیل می‌کند.