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::: Vybrid, plataforma única de arquitectura heterogénea :::
 
Diseñados para simplificar los desarrollos que requieran interfases hombre máquina de altas prestaciones, conectividad y control con respuesta en tiempo real.

Los Vybrid se distinguen por un acoplamiento estrecho entre software y hardware permitiendo comunicaciones de baja latencia entre sistemas operativos de alto nivel como Linux y sistemas operativos de tiempo real como MQX.

La familia Vybrid provee una integración sin precedentes mediante una arquitectura multicore heterogénea combinando los cores ARM® CortexTM-A y ARM CortexTM-M con un abundante conjunto de periféricos que incluyen soporte para aplicaciones multimedia permitiendo elaborar HMI (Interfases Hombre Máquina) complejas.

Vybrid con más detalle



La complejidad creciente de los sistema embebidos demandan interfases HMI sofisticadas con múltiples alternativas de conectividad y seguridad al tiempo que exigen un comportamiento predecible. Para satisfacer estas demandas es necesario mezclar dos paradigmas distintos. Por ejemplo, el procesamiento requerido por una interfaz HMI está ligado al manejo de pixeles, mientras que un sistema de tiempo real debe comportarse en forma determinística y para esto debe tener respuestas predecibles. Una solución tradicional requiere el uso de un microcontrolador para atender las necesidades determinísticas (De tiempo real) del sistema y un Procesador para atender las comunicaciones y la interfaz HMI. También se requiere el desarrollo de software y un protocolo que permita la comunicación entre ambos micros. Estas necesidades proponen un desafío para los desarrolladores ante la necesidad de integrar tecnologías tan diversas en el mismo hardware.
El portfolio Vybrid ofrece al mercado una solución única de bajo consumo que combina conectividad y manejo de displays de alta resolución con el determinismo necesario para procesar en tiempo real. Vybrid permite a los desarrolladores crear sistemas que corren en forma simultánea sistemas operativos de alto nivel como Linux® y sistemas operativos de tiempo real como MQX en el mismo circuito integrado. Una API de comunicaciones entre el mundo de la presentación y el alto nivel y el mundo de tiempo real y herramientas que facilitan el debugging de estos sistemas, permiten acortar mucho los desarrollos.

Las familias Vybrid incluyen productos de entrada que están pensados para quienes necesitan más prestaciones que las que ofrecen los productos Kinetis y productos muy integrados con arquitectura dual core heterogénea.

Escalable y compatible a través de múltiples cores

Vybrid tiene una arquitectura dual core que combina los cores de aplicación ARM CortexTM-A5 y los cores para control en tiempo real ARM CortexTM-M4. El portfolio The Vybrid se diseñó para ser compatible con el portfolio de microcontroladores Kinetis, que usan el core ARM Cortex M4, y con el portfolio de procesadores i.MX6, que usan el core ARM Cotex-A9, ofreciendo opciones escalables para atender las necesidades críticas de seguridad, conectividad y HMI de alta performance en un mismo silicio. El roadmap de Vybrid se ha construido con escalabilidad y compatibilidad de código en mente.

Uno de los principales beneficios de esta familia es que al combinar core heterogéneos permite repartir las tareas en base a sus características. Aquellas que requieren manejo predecible de interrupciones pueden ser ejecutas por el core ARM Cortex M4 del Vybrid, y aquellas que requieren prestaciones gráficas y conectividad pueden correr en el core ARM Cortex A5 del Vybrid. El software se puede segmentar de modo que el tiempo real lo resuelva el M4 y los procesos de cálculos intensivos los resuelva el A5.

Los productos Vybrid ofrecen una visón completa del problema de desarrollo. El silicio de bajo consumo se complementa con BSP de Linux y MQX, y una API de comunicación entre las CPUs que permite particionar el código entre el Cortex A y el M4 para implementar la solución más óptima posible para la aplicación en desarrollo.

Las herramientas de software disponibles para esta nueva familia son CodeWarrior con Processor Expert, ARM DS-5 e IAR. Hay una colección de drivers y stacks para conectividad, control de motores, LCD, seguridad, etc.

Como herramientas de hardware, existen kits Tower para la familia Vybrid. Todos esto complementado por white papers, reference designs, entrenamientos y notas de aplicación.


Low-Power Process

Uno de los puntos en que se basa la tecnología Vybrid es en el proceso de Flash en el que están integrados los dispositivos. Se trata de un proceso de 40nm. Esto le permite tener muy buena performance de bajo consumo, 2 veces mejor que el proceso de 65nm y 3 veces mejor que el proceso de 90nm en que están integrados los Kinetis. Esto permite más integración manteniendo el consumo bajo y dispar mucha menos energía si se comparan dos productos iguales.


Integración de periféricos sin precedentes

Debido a lo explicado en el punto anterior la integración que tiene esta familia no tiene precedentes para soluciones de esta categoría comenzando por el centro de la solución que son sus Cores ARM Cortex M4 y A5.

ARM Cortex-A5 Core
El procesador ARM Cortex-A5 es un core de alta performance y bajo consumo con cache L1 y L2 que proveen capacidad full de memoria virtual, unidad de punto flotante de doble precisión y motor de procesamiento multimedia Neon. Está concebido como un upgrade de los core ARM 9 y 11 y es compatible con el Cortex-A9. El ARM Cortex-A5 cuenta con la tecnología TrustZone® para crear aplicaciones seguras.

ARM Cortex-M4 Core
El core ARM Cortex-M4 mantiene todas las ventajas del core ARM Cortex™-M3 con el controlador NVIC que le otorga comportamiento determinístico en el manejo de interrupciones, prestación necesaria para el procesamiento de tiempo real.
El ARM Cortex-M4 agrega capacidades de procesamiento digital de señales en la forma de las extensiones de instrucciones DSP y SIMD, una unidad MAC de un solo ciclo y una unidad de punto flotante de simple precisión FPU. Al as prestaciones nativas del Cortex M4, Freescale agregó controlador DMA, crossbar switch, cache L1 y memorias tightly coupled (TCM) que permiten maximizar la performace d ella CPU y el ancho de banda del BUS.

Interfaces de Comunicación
Los dispositivos Vybrid tienen muchos periféricos para conectividad como: dual USB 2.0 (Low-, Full- and High-Speed) device/host/On-The-Go con PHYs integradas, dual 10/100 Ethernet con switch de Layer 2 con time stamp por hardware IEEE® 1588 e interfaz RMII para el PHY. Múltiples interfaces seriales que incluyen UARTs con soporte para SIM/smart cards ISO7816, SPI e I2C y dual CAN.

Soporte para Periféricos y Memoria Externos
Además de contar con hasta 1.5 MB de SRAM integrada para ejecución y acceso rápidos a código y datos, los Vybrid pueden interfacearse con una variedad de periféricos y memorias externas para expansión y almacenamiento de datos. Tiene dos Quad SPI con soporte eXecute-in- Place (XiP) que le permiten trabajar con las últimas memorias Flash serie que ofrecen hasta 160 MB/s de throughput. Esto permite lograr un solución sinlge chip muy poderosa cuando no se requieran grandes cantidades de memoria DDR. Un controlador host secure digital soporta SD, SDIO, MMC o tarjetas CE-ATA para software upgrades, contenidos multimedia o agregado de soporte Wi-Fi®. Para interfaz con periféricos externos como SRAM, EEPROM y otros, hay disponible una interfaz FlexBus de bus externo. También cuenta con controladores para NAND flash y DRAM con soporte ECC lo que permite la conexión con una gran variedad de memorias para aplicaciones críticas. Vybrid tiene 16kB de RAM segura backapeada por batería y 96 KB ROM que se puede usar para booteo seguro (HAB).

Opciones Multimedia
Los Vybrid ofrecen una variedad de periféricos para aplicaciones multimedia.

Audio:
Vybrid cuenta con tres tipos diferentes de interfaces de audio: synchronous audio interface (SAI) para transferencias de audio full-duplex, enhanced serial audio interface (ESAI) también full duplex y agrega soporte para interfacear con transceivers e interfaces Sony y Philips Digital Audio Interface (SPDIF).

Display Controller:
Tienen dos controladores de display independientes (DCU) para trabajar con displays TFT. Las DCU pueden manejar displays con una resolución XGA (1024x768). También tiene un controlador de LCD de segmentos. Incluye Video Interface Unit (VIU) para captura de imágenes con interfaz paralelo de 24-bits para video digital. También tiene un ADC de video que es opcional para convertir video compuesto a formato digital.

OpenVG Graphics Processing Unit:
Cuenta con acelerador gráficos Vivante GC355 OpenVG que soporta OpenVG1.1 y puede usarse para aceleración de la interfaz de usuario.

Reliability, Safety and Security:
Los Vybrid incluyen una variedad de hardware para asegurar integridad de datos y la seguridad. Un modulo CRC permite validar los contenidos de memoria y los datos de comunicaciones, mientras que una unidad de protección de memoria provee protección de datos y aumenta la confiabilidad del software. Para aplicaciones a prueba de fallos se provee un watchdog con clock independiente. Hablando de seguridad, hay disponible una unidad de encriptación que soporta varios algoritmos. . El módulo de seguridad del sistema incluye un identificador del chip, almacenamiento de claves y detección de tamper con detctores de tensión, frecuencia, temperatura y sensores externos.

Familias Vybrid

Las primeras familias Vybrid para aplicaciones industriales y de consumo van a estar disponibles a modo de muestras para Q3 de 2012 y la producción de estas será para Q4 2012 y Q1 de 2013.
Los productos Vybrid están construidos alrededor de un set común de bloques de sistema analógicos y digitales. Los dispositivos de cada familia se distinguen por performance y capacidades de sus periféricos. Debajo podemos ver el diagrama en bloques de cada una de ellas.





VyBrid R, automotrices

También hay en desarrollo una versión automotriz de los productos VyBrid que se identifica como VyBrid R y cuyas opciones podemos ver en la imagen debajo.



Esta familia tiene una orientación más notable hacia las soluciones de un solo chip y aporta más opciones que VyBrid F de encapsulados QFP.

Conclusiones

Los procesadores VyBrid vienen a cubrir una necesidad que pone de manifiesto la creciente demanda de interfaces HMI cada vez más complejas y con conectividad sin límites que se ve en todo tipo de aplicaciones y mercados. Para hacer una presentación HMI a la altura de las expectativas requerimos de un procesador con manejo de display y de sistema operativo de alto nivel y para hacer las tareas de control, no necesitamos el sistema operativo de tan alto nivel, en cambio necesitamos un RTOS. VyBrid nos permite tener ambas cosas en un solo chip potenciando y simplificando los diseños con estos requisitos.

La gran cantidad de RAM integrada y el manejo de Flash serie no puede eximir del diseño de buses para DDR, si mi software lo permite, lo cual simplifica mucho los diseños y nos anima a considerar VyBrid como una alternativa válida.
Esperamos ver cada vez más este tipo de producto en desarrollos para nuestro mercado, VyBrid nos pone un poco más cerca a los procesadores grandes.

Debajo está el link a la página de la familia VyBrid en el web site del fabricante, en donde podrán acceder a toda la información disponible sobre estos nuevos productos.

http://www.freescale.com/webapp/sps/site/homepage.jsp?nodeId=018rH3E3E0





Solicite mayor información a:

Electrocomponentes S.A.
Casa Central:
Solís 225 / 229 – Ciudad Autónoma de Buenos Aires – CP 1078AAE – Argentina.
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E-mail: ingenieria@electrocomponentes.com
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