Новые процессоры Renesas: графика, TSN Ethernet и 1 мВт в ожидании

Компания Renesas Electronics анонсировала 64-битные микропроцессоры RZ/G3L и RZ/G3SE, рассчитанные на создание масштабируемых периферийных систем, промышленных HMI и подключённых IoT-устройств. Новинки объединяют многоядерную вычислительную архитектуру, аппаратное управление питанием, интерфейс PCI Express и сетевые возможности TSN Ethernet.

Процессоры могут применяться в системах промышленной автоматизации, интеллектуальных торговых терминалах, медицинских интерфейсах оператора, оборудовании для зарядки электромобилей, а также в цифровой инфраструктуре поставок на периферии сети. За счёт совместимости по выводам обе модели позволяют использовать одну печатную плату для устройств разного функционального уровня.

Содержание

• Гетерогенная архитектура и защита памяти
• Энергопотребление и быстрый выход из сна
• Графическое ускорение и масштабирование функций
• Интерфейсы расширения и промышленная сеть
• ПО и длительная поддержка платформы

Гетерогенная архитектура и защита памяти

Современным встраиваемым устройствам необходимо одновременно выполнять прикладные задачи, обрабатывать интерфейс пользователя и реагировать на события в реальном времени. В RZ/G3L и RZ/G3SE для этих целей используется неоднородная вычислительная схема: до четырёх 64-битных ядер Arm Cortex-A55 с частотой до 1,2 ГГц отвечают за работу высокоуровневого программного стека.

Сочетание Cortex-A55 и Cortex-M33 позволяет разделить ресурсоёмкие прикладные задачи и операции, требующие предсказуемого времени отклика.

Отдельное ядро Arm Cortex-M33, работающее на частоте 200 МГц, предназначено для операций ввода-вывода в реальном времени и контроля состояния системы. Устойчивость к ошибкам обеспечивают аппаратные механизмы обнаружения и коррекции ошибок во внутренней памяти и при работе с внешней 16-битной памятью DDR4 либо LPDDR4 со скоростью до 2133 MT/s. Микросхемы рассчитаны на диапазон температур кристалла от −40 до +125 °C, что важно для промышленного оборудования и уличных терминалов.

Энергопотребление и быстрый выход из сна

Для постоянно подключённых IoT-узлов особенно важны ограниченное тепловыделение и экономное использование энергии. В процессорах третьего поколения RZ/G3 реализован фирменный блок управления питанием, который в режиме глубокого ожидания снижает статическое потребление примерно до 1 мВт.

При переходе в этот режим сохраняется содержимое оперативной памяти, необходимое для продолжения работы операционной системы. После внешнего события или прерывания устройство способно возобновить выполнение ядра Linux без полного холодного запуска. Такой сценарий удобен для систем с резервным питанием, автономных датчиков и сетевых узлов, которым требуется быстро вернуться к передаче телеметрии.

Графическое ускорение и масштабирование функций

RZ/G3L и RZ/G3SE совместимы по контактным площадкам, поэтому разработчик может сохранить компоновку платы и выбрать нужную конфигурацию под конкретное устройство: от контроллера без графического интерфейса до терминала с качественным дисплеем. Доступны корпуса LFBGA на 400 выводов размером 14 × 14 мм и LFBGA на 368 выводов размером 17 × 17 мм.

Совместимость по выводам помогает сократить затраты на разработку: одна аппаратная платформа может лечь в основу нескольких изделий.

Модификация RZ/G3L оснащается графическим ядром Arm Mali-G31 с частотой 600 МГц и аппаратным блоком кодирования и декодирования H.264. Она ориентирована на интерфейсы с 3D-графикой и обработку видеопотоков Full HD 1080p — например, в медицинских дисплеях или POS-терминалах.

Версия RZ/G3SE не имеет 3D-графики и H.264-кодека. Благодаря этому она подходит для бездисплейных промышленных шлюзов, интеллектуальных счётчиков, зарядных станций для электромобилей и устройств с простыми экранами состояния.

Интерфейсы расширения и промышленная сеть

Обе новинки поддерживают однолинейный интерфейс PCI Express Gen 2. Он позволяет напрямую подключать к плате 5G-модемы, адаптеры Wi‑Fi 6 и специализированные ускорители машинного обучения. Для промышленных сетей предусмотрены два контроллера Gigabit Ethernet с поддержкой Time-Sensitive Networking.

• До четырёх ядер Arm Cortex-A55 с частотой до 1,2 ГГц
• Ядро Arm Cortex-M33 с частотой 200 МГц
• Внешняя память DDR4 или LPDDR4 до 2133 MT/s
• PCI Express Gen 2 с одной линией
• Два интерфейса Gigabit Ethernet с поддержкой TSN
• Глубокий режим ожидания с энергопотреблением около 1 мВт

TSN обеспечивает детерминированную доставку пакетов и предсказуемую задержку в сетях Industrial Ethernet. В состав защитных средств входят Renesas Secure IP, аппаратное ускорение криптографических алгоритмов AES и RSA, технология Arm TrustZone, проверка безопасной загрузки и схемы выявления физического вмешательства в устройство.

ПО и длительная поддержка платформы

Для ускорения разработки Renesas предлагает интеграцию с готовыми графическими средами, операционными системами и сертифицированными системами-на-модуле. Среди поддерживаемых фреймворков указаны LVGL, Embedded Wizard, Slint, Candera, Spyrosoft и решения Qt Group. Для задач реального времени доступна Zephyr RTOS, а для более сложных изделий — производственные версии Linux.

Долгосрочная программная поддержка критична для промышленной электроники, жизненный цикл которой обычно измеряется годами и десятилетиями.

Пакет Renesas Verified Linux Package соответствует инициативе Civil Infrastructure Platform. Это подразумевает длительное сопровождение ядра Linux, выпуск обновлений безопасности и стабильность программной платформы на протяжении длительного жизненного цикла оборудования. По словам вице-президента подразделения EP Edge AI and Application Processors Business Division Хари Пендурти, единая аппаратная база помогает находить баланс между вычислительной мощностью, энергопотреблением и возможностями подключения в устройствах разных классов.

В итоге RZ/G3L и RZ/G3SE формируют гибкую платформу для периферийных решений: первая модель ориентирована на визуально насыщенные HMI и обработку видео, а вторая — на энергоэффективные промышленные контроллеры и шлюзы. Совместимость по выводам, TSN Ethernet, PCIe и длительная поддержка Linux позволяют разработчикам адаптировать устройства под различные задачи без полной переработки аппаратной части.