Die 8X-Version des NXP i.MX 8-Prozessors hat einen extrem niedrigen Stromverbrauch, ist robust und verfügt über viele funktionale Sicherheitsfunktionen. Es wird jetzt in den Modulstandards SMARC 2.0 und Qseven von congatec unterstützt. Solche Module bieten ARM-Entwicklern trotz steigender Komplexität mehr Designsicherheit und eine einfachere Implementierung des Rechenkerns.
Als Flaggschiff-Prozessor von NXP haben Entwickler von Embedded-Systemen immer den neuen Prozessor i.MX 8 in Betracht gezogen, der leistungsstärkste in der gesamten i.MX 8-Familie, daneben jetzt auch die neue i.MX-Prozessorfamilie 8X verfügbar. Er erweitert das skalierbare Angebot der i.MX 8 Serie um eine besonders robuste und stromsparende Prozessorvariante mit 2 bis 4 ARM® Cortex®-A35 Prozessorkernen, optional mit SIL 3 Zertifizierung. Anwendungen für diese besonders robuste und energieeffiziente neue 8X-Variante finden sich unter anderem in industriellen Geräten, Maschinen und Anlagen, die ein hohes Maß an funktionaler Sicherheit erfordern.
Integriert die effizientesten ARM-Kerne
Gleichzeitig sind diese neuen 8X-Prozessoren, die die effizientesten ARM-Kerne aller Zeiten integrieren, auch für den erweiterten Temperaturbereich von -40 bis +85 °C geeignet, was die neue Prozessorklasse ideal für Outdoor- und mobile Fahrzeuganwendungen macht. Mit einer Leistungsaufnahme von weniger als 3 Watt im Normalbetrieb und einer maximalen TDP von 3-4 Watt eignen sich solche Systeme auch für komplett fremdbelüftete und solarbetriebene Anwendungen. Dank des hohen Integrationsgrades von Grafik, Video, Audio und Sprache sind die neuen Prozessoren auch für den Einsatz in HMIs, robusten Tablets und Handhelds sehr attraktiv. Integrierte Bildverarbeitungsfunktionen prädestinieren die neuen Prozessoren zudem für Videoanalysen und den Einsatz neuronaler Netzwerktechnologie für Objekterkennungs- und Situational-Awareness-Anwendungen.
Multitalent mit Fokus auf das mobile Segment
Die Anwendungsmöglichkeiten sind sehr vielfältig und reichen von kleineren industriellen Automatisierungs- und Steuerungssystemen wie SPS, E/A-Controllern, Robotik sowie Logistik- und Verteilungssystemen; für Gebäudemanagementsysteme, Patientenüberwachungssysteme, Automobil- und Intralogistikkabinen sowie Inflight-Infotainment in Flugzeugen und Zügen; für IoT-, M2M- und Telematikanwendungen mit verteilten Geräten unterschiedlichster Bauart sowie verteilten intelligenten Videoüberwachungssystemen. Wenn diese Geräte mit dem neuen i.MX 8X ausgestattet sind, bieten sie eine bessere Leistung als noch vor einigen Jahren als beste Tablet-Leistung galt. Sie werden preislich immer attraktiver und erschließen immer mehr neue Anwendungsfelder und Märkte.
Pin- und Software-kompatibel mit hoher Skalierbarkeit
Da der neue NXP i.MX 8X-Prozessor alle hochwertigen Kernarchitekturen und Subsysteme der i.MX 8-Familie integriert, profitieren Entwickler von einer extrem breiten Palette an Skalierungsoptionen und maximaler Software-Wiederverwendbarkeit. Aber was sind die Unterschiede zwischen i.MX 8 und i.MX 8X? Zunächst ist festzuhalten, dass beide Varianten nichts mit dem bereits in Serie erhältlichen i.MX 8M zu tun haben. Dieser ist als Gerät für Set-Top-Boxen und TV-Anlagen entwickelt worden und positioniert sich damit im Consumer-Electronics-Segment, das einen ganz anderen Anwendungsschwerpunkt hat als Industrieanlagen, wo unter anderem LVDS-Support noch ein wichtiges Feature ist . Im Folgenden werden nur die beiden Varianten i.MX8 und i.MX 8X verglichen, für die Unternehmen wie congatec Support auf Embedded-Board- und Modulebene anbieten.
Feine aber sichere Verarbeitungskerne
Neben der bereits erwähnten optionalen SIL-Unterstützung, die der i.MX 8X bietet, ist ein weiterer Unterschied die Verwendung von ARM-Cortex-A35-Kernen anstelle von ARM-Cortex-A53-Kernen. Es werden keine ARM Cortex-A72-Prozessoren verwendet und das gesamte Feature-Set ist billiger und daher energieeffizienter, wodurch der Stromverbrauch des i.MX 8X auf 3-4 Watt im Vergleich zu 12 Watt für den voll ausgestatteten i.MX8 reduziert wird. Der i.MX 8X ist in Konfigurationen mit 2 oder 4 Cortex-A35-Prozessoren zusammen mit 1 Cortex-M4F mit integrierter Gleitkommaeinheit und DSP erhältlich, um kritische Aufgaben wie Rückfahrkamera sowie Systemüberwachung und -aktivierung zu verarbeiten. Der i.MX8 hingegen bietet insgesamt bis zu 8 Kerne (4x A53, 2x A72, 2x M4F) und kommt mit einem bemerkenswerten Feature-Set inklusive hoher Bandbreite und energieeffizientem LPDDR4, sowie auch optional DD3 mit ECC.
Leistungsstarke und zuverlässige Grafik
Der i.MX8 unterstützt bis zu 3 unabhängige Displays sowie 1x SPDIF- und 2x ASRC-Audio, einschließlich vollständiger Codecs für Spracherkennung und kontaktlose Interaktion. Zwei der Bildschirme sind mit Full-HD (1080p) und einer mit WVGA (864×480) kompatibel. Die integrierte Videoverarbeitungs-Engine unterstützt die Dekodierung und Kodierung von 1080p-Videos in h.264 sowie die Dekodierung von 4K-Videos mit noch höherer Auflösung in h.265. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die hardwarebasierte Ressourcenpartitionierung, die separate Prozessoren und Grafikkerne ermöglicht, sodass mehrere unabhängige Anwendungen auf einem einzigen Chip ausgeführt werden können. In Kombination mit der Hypervisor-Unterstützung haben Entwickler eine große Flexibilität beim Erstellen zuverlässiger Systeme. Ein wichtiges Feature beispielsweise für Fahrzeuganwendungen: Fällt das Infotainmentsystem aus, funktioniert die Rückfahrkamera im s/w-Modus sicher weiter. Das gleiche Prinzip lässt sich auch auf Steuerungssysteme in der Automatisierung übertragen.
Eine reichhaltige Auswahl an Schnittstellen, einschließlich Echtzeit-Ethernet
Der Core verfügt außerdem über 1 PCIe 3.0-Schnittstelle für flexible Erweiterungsoptionen sowie 1x USB 3.0-, 2x USB 2.0-, 3x CAN-, 4x UART-, 4x SPI- und 1x 12-Bit-AD-Schnittstellen. Die zwei bereitgestellten Gigabit-Ethernet-Schnittstellen sind ideal für horizontale und vertikale Netzwerke in der Automatisierung. Die optionale Unterstützung für 1588-konforme Echtzeitkommunikation über das TSN-Protokoll macht den Kern von Industrie 4.0 und IoT bereit, sodass mehrere Roboter/Schweißarme in einer Produktionszelle in Echtzeit über Ethernet synchronisiert werden können. Im Fall des i.MX 8X kann diese Unterstützung durch die Verwendung eines zusätzlichen Qualcomm Atheros-Geräts erfolgen, eine Option, die für congatec-Module verfügbar ist. Audio Video Bridging (AVB) unterstützt auch Video-Streaming über Ethernet, was für Digital-Signage-Player und per GbE angebundene Überwachungskameras interessant ist.
Bilderkennung und Deep Learning
Für videobasierte Anwendungen unterstützt der i.MX 8X unter anderem eine 4-Kanal-MIPI-CSI-Schnittstelle. GPUs mit 2-4 Somb4 Vec4 (1x GC7000Lite oder 1x GC7000UltraLite) unterstützen neben der Grafikausgabe auch OpenGL ES, OpenCL, OpenVG und Vulkan zur parallelen Datenverarbeitung. Im Fokus stehen Situational-Awareness-Anwendungen mit Bilderkennung sowie künstliche Intelligenz und Deep-Learning-Anwendungen für maschinelles Lernen. Wer bei diesem umfangreichen Feature-Set des i.MX 8X etwas vermisst, kann getrost davon ausgehen, dass der i.MX8 als größere Version in jeder Feature-Kategorie mehr bieten wird.
Viele Zuverlässigkeits- und Sicherheitsfunktionen
Generell bieten beide Prozessorvarianten auch eine höhere Zuverlässigkeit dank ausgereifter Silicon on Insulator (FD-SOI) Fertigungstechnologie. Es hilft Anwendungsprozessoren, die auf dem 28-nm-Prozess basieren, die MTBF im Vergleich zu früheren Technologien drastisch zu verbessern und Latch-Ups dank der hohen Immunität von FD-SOI gegenüber Softdefects zu reduzieren. All diese Merkmale zusammen mit ausgefeilten Sicherheitsfunktionen wie Hochsicherheitsstart, TPM-Timer, vollständige Verschlüsselung und bis zu 10 aktive und passive Manipulationsstifte machen die neuen i.MX 8-Prozessoren zu einer idealen Grundlage für die Entwicklung von Embedded-Computing-Plattformen die extrem energieeffizient und sehr zuverlässig sind.
Einfache Implementierung komplexer Technologien
Geräteentwickler in diesem Small-Form-Factor-Segment stehen oft vor der Herausforderung, ein bestimmtes Design zu benötigen, aber keines der vorhandenen Standardboards erfüllt ihre Anforderungen. Standardboards bieten in der Regel weder die erforderliche Performance noch die notwendigen Schnittstellen, um direkt in die Anwendungsentwicklung einzusteigen. Deshalb suchen Entwickler nach dem effizientesten Weg, um ihre Lösungen zu entwickeln. Müssen sie alles selbst entwickeln oder können sie auch Komponenten von der Stange verwenden? Und wenn ja, was sollen sie anziehen? Da der Rechenkern in erster Linie Mittel zum Zweck ist und keiner weiteren Anpassung bedarf, empfehlen sich branchenübliche CoM (Computer-on-Module)-Module wie SMARC 2.0 oder Qseven. Mit diesen applikationsfertigen Modulen kann der leistungsstarke Rechenkern mit einfachem Plug & Play installiert werden, und Entwickler profitieren sofort von einem drastisch vereinfachten Design, bei dem nur noch die spezifischen Schnittstellen auf dem Motherboard optimiert werden müssen. Standard-CoM-Module eignen sich auch ideal für vollständig kundenspezifische Designs, da der Rechenkern problemlos mit Motherboards kombiniert werden kann. Ein besonders wichtiger Vorteil beim Einsatz von Modulen ist die Skalierbarkeit von i.MX8-X bis zum High-End i.MX8 Quad auf Basis von SMARC 2.0 oder Qseven, obwohl die Prozessoren nicht Pin-kompatibel sind und daher deren benötigen eigenes spezifisches Design.
Sofort startklar
Daher können Entwickler sofort mit dem Design ihrer Anwendungen beginnen, basierend auf einem Evaluation Support Board und dem umfangreichen Software-Ökosystem, das mit dem Board und den Modulen in Form von benutzerdefinierten Bootloadern und BSPs geliefert wird. Basierend auf den Motherboards können frühe Prototypen und Kleinserien entwickelt und der Rechenkern mit dem Motherboard verschmolzen werden, vom Balance-Design bis zum vollständig kundenspezifischen Design. Da der Rechenkern applikationsfertig geliefert wird, werden Projektrisiken von Anfang an reduziert. Ein weiterer Vorteil von CoM-Modulen ist die Tatsache, dass sie vor der Serienproduktion auf NXP von Unternehmen wie congatec zu Evaluationszwecken zur Verfügung gestellt werden können. Diejenigen, die First-to-Market-Strategien für ihre i.MX8-basierten Systemdesigns verfolgen, werden mit den SMARC 2.0- und Qseven cCoM-Modulen von congatec gut bedient sein. Als Superkomponenten vereinen sie alles, was ein i.MX8-Anwendungsentwickler braucht, zu einem kompletten anwendungsfertigen Paket und sind sehr einfach zu implementieren bis hin zu vollständig kundenspezifischen Designs.
Bei Standardprodukten ist der Support entscheidend
Wenn Sie jedoch von einem Standardprodukt zu einer für eine bestimmte Anwendung optimierten Plattform wechseln möchten, ist die Verwendung der richtigen Hardwareplattform nur die halbe Miete, insbesondere wenn es sich um ein ARM-Prozessor-basiertes Design handelt. Aus diesem Grund bietet congatec für seine Standardkomponenten ein komplettes Software-Ökosystem an, das standardmäßig zusammen mit der Hardware bereitgestellt wird und von einem persönlichen Integrationssupport für OEM-Entwickler begleitet wird, um ihre Aufgaben einfacher und effizienter zu gestalten. Gleichzeitig positioniert sich congatec auch als Full-Service-Provider für alle OEM-Embedded-Computing-Bedürfnisse. Das congatec Technical Solutions Center (TSC), das für zusätzliche Dienstleistungen rund um die Hardware-Plattform zuständig ist, bietet daher ein breites Spektrum an passenden Lösungen. TSC-Dienste umfassen alles vom Bootloader
und UEFI-Anpassung an jede benutzerdefinierte Firmware-Entwicklung sowie alle Linux-Fragen (Echtzeit) und benutzerdefinierte Projekte mit QNX oder Green Hills. Das Serviceangebot umfasst auch die Auswahl geeigneter Motherboard-Komponenten, zum Beispiel für die SIL-Zertifizierung des Systemdesigns, sowie Hochgeschwindigkeits-Signal-Compliance-Tests, thermische Simulationen, MTBF-Berechnungen und Debugging-Services für kundenspezifische Lösungen. Ziel ist es, Kunden stets den effizientesten und bequemsten technischen Support zu bieten, vom Requirements Engineering bis zur Massenproduktion.
