【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
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。
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。
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。
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。
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
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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