恩智浦智能传感器(恩智浦rt500智能手表)

 

今天要给大家介绍的是恩智浦最新发布的跨界处理器i.MX RT500 在智能手表上的应用。

作为行业前十的半导体公司，恩智浦为智能手表提供了多种芯片组合。在市面上多代手表和手环上都已经成功量产了 NFC读卡芯片、安全加密芯片、电源管理芯片和 WIFI、蓝牙芯片。随着最新的跨界微控制器 i.MX RT500 的推出，在主控制器上也有了新的突破。

智能手表系统框图

i.MX RT500 瞄准智能运动手表的几大痛点，例如：

更炫的显示特性更高性能的内存DSP 实现音频播放功能更多高性能外设以及和蓝牙配合实现语音通话功能等。

接下来针对这些功能特点逐一介绍：

i.MX RT500 使用了 28nm FD-SOI 耗尽型绝缘硅工艺的产品。

FD-SOI 的优势在于在提升处理器主频性能的同时，尽可能控制功耗。在半导体技术中，高性能和低功耗是很难兼得的。FD-SOI 通过特殊工艺，实现较完美的平衡。

在 i.MX RT500 里有两个主要的处理单元：一个 200MHz 的 Cortex M33，一个 200MHz 的 Cadence Fusion DSP。

Arm 内核大家都很熟悉，这里介绍一下 Fusion DSP。

互联网小常识：信息的安全传输包括两个基本部分：（1）对发送的信息进行安全转换（如信息加密），实现信息的保密性。或者附加一些特征信息，以便进行发送方身份验证。（2）发送和接收双方共享的某些信息（如加密密钥），这些信息除了对可信任的第三方外，对于其他用户是保密的。为了信息的安全传输，通常需要一个可信任的第三方。

Fusion DSP 是 Cadence Tensilica 家族的 DSP，Fusion DSP 是针对低功耗 Sensor Fusion 等应用设计的。在 Tensilica 家族里还有诸如 HIFI 4 DSP，它是更高性能的 DSP，在恩智浦的另一款 RT 的产品（i.MX RT600）中用到了它。

在 i.MX RT500 里，集成了多达 5MB 的 SRAM。

除了处理单元外，存储器架构对芯片的性能也有很大影响。

通常来说，大 SRAM 是非常耗电的。但在 i.MX RT500 里，即使这么大的 RAM，通过恩智浦工程师对电路结构的改良，也可以做到较低的功耗。

当然，大 RAM 更重要的好处在于，设计人员可以省去外部静态和动态 RAM，能在 i.MX RT500 内部存储器上预存较多的图形文件，实现高性能的图形显示界面。

在图形显示接口方面，i.MX RT500 支持 MIPI-DSI。

MIPI-DSI 接口需要较少的引脚数目，在连接器体积和布线难度上都具有优势，而广泛应用于手机和手表屏幕，是智能手表的主流选择。

互联网小常识：全双工端口带宽的计算方法是：端口数*端口速率*2.在交换机选型中一个重要的数据是背板带宽/全双工端口的总带宽的比值。值越高交换机就越趋近于高性能线速无阻塞交换，交换机性能就越好，造价就越高。

此外，在 i.MX RT500 里还集成了 2.5D 的 GPU 加速单元。

GPU 加速单元的好处是能提供更炫的显示效果，并更高效地完成诸如图形缩放、旋转、倾斜、图层叠加、混合等显示效果。

i.MX RT500 智能手表案例

对于智能手表，i.MX RT500 可以被用于两种不同的系统框架。

第一种是把 i.MX RT500 当作主控芯片，如下图左半部。

这种系统对应了典型的运动手表。i.MX RT500 的主要特点是在低功耗的情况下，用 MIPI-DSI 驱动彩屏、通过 DMIC 处理语音信号、通过 I2S 或者 PCM 驱动声音输出；如果内部 5MB RAM 不够的话，可外扩 PSRAM 提升系统整体性能；与 i.MX RT500 连接的蓝牙等无线连接，也可以用于从智能手机接收信号，并尽量把手机上的功能下沉到 i.MX RT500 来执行。

第二种是把 i.MX RT500 当作 Sensor Fusion 协处理器，如下图右半部。

在这种系统中，通常手机芯片作为主控芯片，驱动显示器和无线连接。i.MX RT500 的主要职责是管理传感器、麦克风、扬声器，并尽可能将应用处理器处于低功耗或者关闭模式，以延长电池使用时间。

恩智浦已与多家软硬件合作伙伴一起，为 i.MX RT500 提供广泛支持，包括无线连接，外扩存储器配置，软件算法语音前端、关键字唤醒，以及图形化 GUI。

i.MX RT500 GPU 支持矢量、标量、图像的渲染，支持显示屏接口和 MIPI-DSI 接口，高达 5MB 的内存可以作为显示内存或输出缓冲使用，在 400*400 像素，24 位色的 MIPI 屏上，平均渲染速度可以达到 50FPS。

NXP 提供 OpenVG 标准兼容的 API 接口 Vglite 和 16 个 GPU 例程供用户参考。从手表的应用为例，GPU 对手表的指针旋转，表盘缩放，背景变化，主题切换等效果，都能达到很好的性能。

在高性能 MCU 上实现更炫的彩屏显示也是智能手表的痛点之一。除了恩智浦自身支持的 FreeRTOS，和 emWin、LittleVGL 等 GUI 外，恩智浦也已经和国内外一些主流的第三方 RTOS 和 GUI 公司合作，提供针对表盘的图形方案，如 Micro-EJ，Embedded Wizard，以及国内的 AWTK 和 RT Thread 的柿饼 UI 等。

作为一款基于 Arm 内核和 DSP 内核的微控制器，开发人员可以使用恩智浦免费的 MCUXpresso、第三方 IAR 或者 KEIL 工具进行 Arm 相关的开发；Cadence 也提供 Xtensa Xplorer，作为对 Fusion DSP 的开发工具。

i.MX RT500 的产品资料已经预发布于 www.nxp.com/iMXRT500。恩智浦会陆续发布更多关于 RT500 的软硬件资料。

互联网小常识：DNS服务器的分类：（1）根DNS服务器：有13个（标号a-m）.（2）顶级域名服务器（TLD）(com、org…和cn）。（3）权威DNS服务器。

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