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【重磅】专为音频和语音应用量身打造——i.MX RT又添新成...

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    发表于 2020-4-23 09:08:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
    【重磅】专为音频和语音应用量身打造——i.MX RT又添新成员RT600系列


    恩智浦半导体自从2017年11月份推出业界第一款跨界处理器产品i.MX RT1050以来,不断丰富跨界处理器产品的组合,从低于1美金的i.MX RT1010到高性能高集成度的i.MX RT1170。


    细心的朋友可能已经发现,所有这些产品系列都是以Arm Cortex-M7为主内核的。没错,这些产品还都是以4位数字来进行编码,且以通用MCU进行市场定位。
    而今天给大家推荐的i.MX RT600跨界处理器系列,是恩智浦半导体在丰富其跨界处理器产品组合的基础上,推出的第一款定位于细分市场应用的产品(3位数字编码且以Arm Cortex-M33为主内核),并于今年2月25日正式市场发布。
    i.MX RT600跨界处理器系列产品,结合了高达600MHz高性能Cadence Tensilica HiFi4音频DSP内核,和高达300MHz Arm Cortex-M33内核,针对32位沉浸式音频播放和语音用户界面应用进行了优化,并提供增强的信息安全功能及优化的动态/待机系统功耗,赋能语音辅助终端节点应用和高性能沉浸式音频播放应用的潜力。


    i.MX RT600产品简介


    如图1所示,i.MX RT600产品提供以下主要功能:


    高达300MHz Arm Cortex-M33内核,扩展PowerQuad计算加速引擎和Casper加密加速引擎


    高达600MHz高性能Cadence Tensilica HiFi4 DSP内核,128KB TCM和96KB Cache


    4.5MB片上SRAM,由30个独立分区组成,每个分区独立供电


    三组独立的IO电源配置,可以与不同供电需求的片外外设直接连接


    双通道的FlexSPI接口,内置32KB Cache,支持零延迟的实时解密运行


    两个uSDHC接口,HS400模式仅在uSDHC0支持


    丰富的串行通信接口,包括八个FlexComm(可以模拟UART,SPI,I2C或I2S),一个高速SPI,一个eSPI,一个I2C,一个I3C和一个高速USB(内置Host/Device PHY)


    一个数字麦克风接口,支持多达8个通道的数字麦克风输入和相关的抽取滤波器和语音激活检测


    多种定时器模块,包括一个SCTimer,五个通用Timer/Counter模块,一个MRT,两个WDT,一个频率测量模块,一个RTC,一个超低功耗Micro-tick定时器,一个内核系统tick定时器和一个64位OS事件定时器


    完善的系统信息安全功能模块,包括AES-256加密模块,SRAM PUF,SHA-1/SHA-2哈希算法模块,TRNG,Casper加密协处理器和CRC


    支持多达12个输入通道的12位ADC,片内温度传感器和模拟比较器


    VFBGA176, WLCSP114, 和FOWLP249封装


    -20 °C至+70 °C商业级工作温度范围
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    图1、RT600产品功能框图


    根据内核配置,片上SRAM容量和封装的不同,RT600系列产品共有6个产品编码,具体配置如表1所示。
    32.png
    表1、RT600产品编码配置表


    运算性能一览


    i.MX RT600的Arm Cortex-M33内核、Cadence Tensilica HiFi4 DSP内核、和PowerQuad计算加速协处理器均可以用于数学运算处理。表2是在同一主频的Cortex-M33、HiFi4 DSP和PowerQuad执行FFT和iFFT算法的运算性能比较。可以看出,在运算性能上HiFi4 DSP优于PowerQuad,且远远优于Cortex-M33。
    33.png
    表2、FFT和iFFT运算性能比较


    功耗模式


    为了实现低功耗的设计,i.MX RT600采用28nm FD-SOI的工艺,对动态功耗和待机功耗进行优化。


    此外,i.MX RT600支持5种功耗模式:Active、Sleep、Deep Sleep、Deep Power Down和Full Deep Power Down。表3详细描述了各种功耗模式下的配置行为。
    34.png
    表3、各种功耗模式的配置行为


    EVK开发板简介


    MIMXRT685-EVK评估板平台,旨在展示i.MX RT600跨界处理器最主要的功能。


    借助它可以让用户在投入大量资源进行具体产品开发之前,能够评估目标处理器的功能和性能,减少产品开发的风险。


    所有MIMXRT685-EVK的硬件设计文件均可从NXP官网免费下载。
    35.png
    图2、MIMXRT685-EVK照片


    MIMXRT685-EVK板提供以下功能电路设计:


    高达300MHz Cortex-M33和600MHz HiFi4 DSP的MIMXRT685SFVKB
    NXP PMIC (PCA9420),支持电池充电
    Macronix 64MB Octal SPI Flash和AP Memory8MB PSRAM存储器
    支持立体声输入/输出线路的音频Codec,3.5毫米立体声耳机插孔;两路NXP音频功放TFA9894DUK,用于驱动外接音箱
    两个Knowles数字麦克风;数字麦克风扩展板接口,支持达到8个数字麦克风输入
    NXP 6轴加速度计/磁力计(FXOS8700CQ)
    Micro-A/B USB接口,支持Host或Device操作
    标准SD卡槽和M.2接口
    Arduino和PMOD扩展接口
    板载调试器,支持VCOM和CMSIS-DAP或J-Link软件;10-pin/20-pin SWD接口和38-pin J-Trace接口,支持外部调试/跟踪探测器接入
    指示灯和按钮

    软件和工具简介


    NXP的MCUXpresso生态系统无缝支持i.MX RT600的Arm Cortex-M33内核,相信大家都已经非常熟悉,在这不再赘述。
    这里将重点介绍Cadence Tensilica HiFi4 DSP的开发软件和工具支持。用户在i.MX RT600上使用以下Cadence提供的软件/软件库,Codec算法(二进制目标代码)和开发工具都是免费的。
    全套Cadence Tensilica Xplorer SDK工具和XOS RTOS。只要在Cadence网站完成注册即可下载(下载链接
    Xtensa Audio Framework (XAF)
    NatureDSP软件库
    AACplus V2音频解码算法
    Bluetooth SBC立体声编解码算法
    BSAC音频解码算法
    DRM音频解码算法
    DAB+和DAB/MP2音频解码算法
    MP3音频解码算法
    Opus音频编解码算法
    Ogg-Vorbis音频解码算法
    G.711和G.722语音编解码算法
    异步和同步采样率转换算法


    i.MX RT600的MCUXpresso SDK发布包里,包含了Xtensa Audio Framework(目前只有AAC音频解码算法、MP3音频解码算法、Opus音频编解码算法、Ogg/Vorbis音频解码算法和采样率转换算法,更多音频编解码算法将在以后版本增加),和NatureDSP中间件以及它们的例程。

    目标应用


    i.MX RT600集高处理性能、低功耗、高集成度和高信息安全性等特点,是一款适合于带人工智能/机器学习,专为高性能沉浸式音频播放和语音用户界面应用,而打造的跨界处理器,特别适合以下目标应用,但不仅限于这些应用。
    音响设备
    混音器
    智能音箱
    耳机
    语音辅助产品
    游戏控制器
    36.png
    图3、i.MX RT600典型应用案例


    通常,基于i.MX RT600产品的两种典型应用系统如图3所示:i.MX RT600作为主处理器使用的系统,和i.MX RT600作为从处理器配合主应用处理器使用的系统。


    在第二种应用系统案例中,得益于大容量的片上SRAM,i.MX RT600可以无需外接Flash存储器,应用程序直接从主应用处理器加载到片上SRAM启动运行,节省系统设计成本。

    如需更多了解i.MX RT600的产品信息,请访问i.MX RT600产品页面。此外,也敬请关注随后更多的i.MX RT600相关的技术推文。


    作者:Richy Ye@NXP  文章出处:恩智浦MCU加油站

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