助力智能社会，RZ/A1 MPU有何独特优势？

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随着信息与通讯技术（ICT）、半导体行业的发展以及物联网的兴起，日常生活中所使用到的各类产品及系统，如家用电器、工业设备、建筑维护系统、电网、汽车以及交通设施，都开始与网络紧密相关，一个“智能型社会”正在形成。在这个智能社会中，智能手机与平板电脑作为人类与智能型社会之间的接口，正在迅速普及，家用电器及工业设备对高分辨率显示器、以及触摸屏界面的市场需求也在迅速增长。
       
        然而，执行此类复杂的联网及HMI功能需要较高水平的性能及功能，仅靠MPU难以实现，所以此类应用通常采用要求外部存储器（DRAM）的传统嵌入式MPU.但这个方法仍有些许不足，比如：DRAM的操作频率要求使系统设计变得复杂；DRAM接口频繁地更新换代，很难实现长期稳定采购，特别是对于工业设备；安装面积及电磁噪声增加；设备的复杂性加重了软件的开发负担等。
       
        顺应全球ARM生态系统的发展，为未来“智能型社会”创建复杂的人机接口（HMI），瑞萨电子业界首款基于ARM核的高端通用MPU产品RZ/A1应运而生。该产品拥有10兆位片上随机访问内存，无需外部存储器（DRAM）可直接采用宽屏WXGA图形显示器，具有强大的图形处理功能，支持多种视频输入输出方式和丰富的外设接口，通过控制和信息技术的融合实现智能社会。
       
        内置Cortex-A9核
       
        基于当前丰富的ARM生态系统，RZ/A1内置Cortex-A9核，可以方便地使用ARM开发环境、开发工具等进行产品开发。
       
        内置大容量内存
       
        由于技术的进步而引起的DDR/SDRAM的升级，通用的中规模RAM渐渐停产，从而造成了这一范围RAM的日渐空缺，对使用外置RAM的产品来说，无疑增加了采购风险。而RZ/A1内置最大可以达到10M的大容量的内存，一般应用中无需再使用外置RAM，避免了RAM采购稳定性的问题，同时降低了系统成本，提高了系统性能。在目前业界同类MPU中，RZ/A1拥有最大的片上内存。
       
        1）高速的内存存取
       
        Cortex-A9核加上片上的大容量内存，可以实现高速的内存存取。例如在处理高速图形数据时，片上RAM支持大带宽低延时的通信，数据不通过外部总线，不必担心由此而引起的总线负担。图1是RZ/A1基于AXI的总线架构，RZ/A1支持多个master和slave的并行通信而互不影响。
           
         
       
        图1 RZ/A1AXI总线架构
       
        2）降低了整体功耗和系统成本
       
        无需外置RAM，节省外部RAM模块，降低了系统成本，同时不必担心外置RAM供货问题。另外在产品设计方面降低了功耗以及噪音，同时减小了电路设计的复杂度，减小了装配面积，提高了产品质量和性能。
       
        先进的图形处理功能
       
        RZ/A1支持高解析度（WXGA）；支持2D图形加速，可实现高速图形处理，支持OpenVG1.1，可以实现丰富流畅的图形界面；视频支持模拟输入（CVBS，NTSC/PAL/SECAM），支持数字输入（RGB/YCbCr）。并且，RZ/A1视频处理支持图像调节、缩放、翻转以及图像渲染等功能。图2，图3为RZ/A1图像处理示例。
         
       
        图2图像调节
         
        图3图像渲染
       
        此外RZ/A1具有CMOS Camera接口，可以直接CMOS Camera信号输入，视频输出可以接LCD触摸屏。
       
        支持SPI Multi I/O接口
       
        对于传统的SPI flash接口，串行flash中的程序在运行时需要先被搬到RAM中然后在RAM中运行。而RZ/A1支持SPI Multi I/O接口，支持连接XIP（Execute-In-Place）Quad Serial Flash，CPU可随意访问外部串行flash，程序可直接在外部flash运行，而无需将程序从flash拷贝到内存运行，既节省了内存的使用，又提高了系统运行（尤其是启动）速度。
         
       
        图4 SPI Multi I/O
       
        此外RZ/A1的SPI Multi I/O接口与并行NOR flash接口相比大大节省了管脚数量，简化了产品设计，而同时存取数据速度可达到并行NOR flash的水平。
       
        丰富的通讯和外设接口
       
        RZ/A1具有丰富的通讯和外设接口，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输出等。此外外部ROM接口方面，除了SPI Multi I/O接口，RZ/A1还支持NAND flash和NOR flash接口。
       
        应用案例
       
        图5是应用于工业控制系统的方案示意图。
         
       
        图5 RZ/A1工业控制系统应用示例
         
         
        其中各模块及接口作用如下：
       
        1）PWM接口用于输出电机控制信号。
       
        2）IIS音频输出接扬声器，用于报警提示。
       
        3）Ethernet MAC外接Ether PHY用于接入以太网。
       
        4）SPI Multi I/O接口外接XIP Quad SPI flash用于存储应用程序及引导系统启动。
       
        5）I2C接口外接EEPROM，用于存储设备及生产商信息。
       
        6）SDHI（SD host interface）接口可接SD卡用于存存储系统运行日志。
       
        7）USB2.0接口可以外接USB外设，提供方便灵活的信息交互。
       
        8）VDC模块（Video display controller）支持Camera信号输入，用于工业现场实时监控。支持外接LCD触摸屏，通过丰富流畅的图形及视频处理功能，提供友好的人机接口。
       
        RZ/A1除了应用于工业控制系统（人机接口）外，还可以应用于智能家居、办公自动化、汽车、工业控制等多种场合。
       
        综上所述，此次瑞萨在原有的RL78族、RX族以及RH850族基础上，新增RZ系列，致力于通过控制和信息技术的融合实现智能社会，为实现智能型社会提供全套解决方案。