瑞萨凭借Octal SPI和RTOS支持的MPU在HMI上大放异彩

在设计具有直接用户交互功能的电子产品时，工程师通常会努力设计最直观、用户友好的界面。这项被称为人机界面（HMI）的技术是大多数产品和行业中用户体验（UX）设计师的中心关注点。

虽然HMI的许多组件都是基于软件的，但实现流畅、直观和高清的HMI也需要适当的底层硬件功能。

最近，瑞萨公司发布了一系列新的微处理器（MPU），旨在优化高性能HMI设计，成为头条新闻。

 

瑞萨HMI处理解决方案的代表。图片[修改]由瑞萨提供

 

本文将介绍HMI设计和瑞萨最新MPU产品的一些有价值的功能。

 

并行内存访问挑战

在嵌入式应用程序中设计HMI时，嵌入式设备通常没有足够的内存来存储生成显示图像所需的数据。出于这个原因，这些类型的设计通常采用片外存储器设备，在嵌入式设计的情况下，这些设备大多以闪存芯片的形式出现。

然而，闪存是一种慢存储器类型，并且通常希望HMI设备具有低延迟、实时的行为。历史上，工程师们曾试图通过使用并行存储器总线来加速存储器访问，其中8、16或32个引脚可以将外部存储器设备连接到嵌入式设备，以实现更快的读/写。

 

每个地址使用单行访问内存。图片由东芝提供

 

这里的挑战是，随着需要更多的并行访问，PCB的设计复杂性显著增加。考虑需要32个引脚与一个存储器芯片进行接口的情况。这种情况需要PCB工程师布局和布线32个单独的迹线，占用大量面积，这在空间受限的嵌入式设计中更具挑战性。

除此之外，并行存储器访问可能会限制设计的灵活性，因为这些存储器引脚中的每一个都只能用于单个功能。与其他可以根据需要重新配置的GPIO（通用输入/输出）不同，并行存储器引脚将具有固定的功能。

 

用于HMI的八进制SPI

为了应对这些挑战，工程师们对传统的串行通信协议进行了改进。

具体而言，目前大多数嵌入式微控制器都具有四路SPI功能，在更极端的情况下需要八路SPI功能。这些协议是对传统串行外围接口（SPI）的改进。这意味着，不用使用单独的数据线进行输入和输出，数据线可以被动态配置为用作其中之一。

 

四路SPI允许每条数据线输入或输出。图片由德州仪器公司提供

 

在八进制SPI的例子中，该协议总共只需要8条数据线就可以实现传统SPI中至少需要16条数据线的功能。这里的好处是嵌入式设备所需的引脚数更低，PCB的设计复杂性更低。因此，设计师可以在设计中节省空间，或者在同一区域内为PCB添加更多功能。

 

瑞萨以RZ/A3UL作为HMI系统的目标

最近，瑞萨宣布了一个新的MPU系列，旨在解决低延迟HMI系统的设计挑战。通过新的MPU系列，瑞萨希望简化高清HMI系统的设计，同时允许用户友好的功能，如快速启动。

该设备被称为RZ/A3UL，是一个围绕1 GHz、64位Arm Cortex-A55 CPU内核和实时操作系统（RTOS）构建的微处理器单元。据该公司介绍，将这两者结合起来，客户可以在启动后不到一秒钟的时间内实现系统启动。

这些功能，加上集成的专用LCD控制器，使RZ/A3UL解决方案能够在工业和家用电器等环境中提供HMI系统所需的快速响应时间。

 

RZ/A3UL的框图。图片由瑞萨提供

 

除此之外，新的MPU系列还配备了Octal SPI内存接口，可以在不显著增加系统设计复杂性的情况下改善内存访问。其他值得注意的功能包括：

• CAN-FD接口
• 两个12位ADC
• 128 kB带ECC的片上RAM
• 256 kB的共享三级缓存

总而言之，这种新型MPU希望成为一种提高HMI系统赌注的解决方案。

 

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