基于 Arm 内核和 DSP 内核的微控制器系统介绍
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。
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。
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。
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。
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。
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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。
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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。
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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。
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第二种是把 i.mx rt500 当作 sensor fusion 协处理器。
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