瑞萨推出支持RTOS和快速启动的HMI MPU RZ/A3UL

在设计具有直接用户交互的电子产品时，工程师通常会努力设计最直观和用户友好的界面。这项技术被称为人机界面 (HMI)，是大多数产品和行业中用户体验 (UX) 设计人员的核心关注点。

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 还需要适当的底层硬件功能。

最近，瑞萨电子宣布推出旨在优化高性能 HMI 设计的新型微处理器 (MPU) 系列。

并行内存访问挑战

在设计嵌入式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，这类设计通常采用片外存储设备，也就是闪存芯片。

但是，闪存是一种慢速存储器类型，通常希望 HMI 设备具有低延迟、实时行为。过去，工程师曾尝试通过使用并行内存总线来加快内存访问速度，其中 8、16 或 32 个引脚可以将外部内存设备连接到嵌入式设备，以实现更快的读/写。

每个地址使用单行的内存访问

这里遇到的挑战是，随着需要更多的并行访问，PCB 的设计复杂性显着增加。考虑与一个内存芯片接口需要 32 个引脚的情况。这种情况需要 PCB 工程师对 32 条单独的走线进行布局和布线，占用大量面积，这在空间受限的嵌入式设计中更具挑战性。

最重要的是，并行存储器访问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一功能。与其他可根据需要重新配置的 GPIO（通用输入/输出）不同，并行存储器引脚固定。

用于 HMI 的八线制 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。

具体来说，当今大多数嵌入式微控制器都具有四通道 SPI 功能，更极端的情况需要八通道 SPI 功能。SPI是对传统串行外设接口的改进。这意味着，可以动态配置数据线，而不是使用单独的数据线进行输入和输出。

Quad-SPI 允许每条数据线作为输入或输出使用

在八进制 SPI 的示例中，该协议只需要总共 8 条数据线来实现在传统 SPI 中至少需要 16 条数据线。这样做的好处是嵌入式设备所需的引脚数更少，PCB 的设计复杂性更低。因此，设计人员可以节省设计空间或在同一区域内为 PCB 添加更多功能。

瑞萨RZ/A3UL 瞄准 HMI 系统

最近，瑞萨宣布推出全新 MPU 系列，旨在解决低延迟 HMI 系统的设计挑战。瑞萨电子希望借助新的 MPU 系列简化高清 HMI 系统的设计，同时实现快速启动等用户友好功能。

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。据该公司称，将这两者结合起来可以让客户在不到一秒内启动系统。

这些特性以及集成的专用 LCD 控制器使 RZ/A3UL 解决方案能够提供 HMI 系统在工业和家用电器等环境中所需的快速响应时间。

RZ/A3UL 框图

最重要的是，新的 MPU 系列带有一个 Octal-SPI 存储器接口，可以在不显着增加系统设计复杂性的情况下改进存储器访问。其他显着特点包括：

CAN-FD接口

两个 12 位 ADC

带 ECC 的 128 kB 片上 RAM

256 kB 共享 L3 缓存

总而言之，这款新的 MPU 希望成为增强 HMI 系统性能的解决方案。