【導讀】現代世界正逐漸采用更自然的人機界面（HMI）。我們不僅可以與智能音箱交談，還可以在紙張般的電子閱讀器上閱讀。電子產(chǎn)品已成為我們的數字伙伴，而不再是被電源插座限制的系統。
現代世界正逐漸采用更自然的人機界面（HMI）。我們不僅可以與智能音箱交談，還可以在紙張般的電子閱讀器上閱讀。電子產(chǎn)品已成為我們的數字伙伴，而不再是被電源插座限制的系統。
實(shí)現這場(chǎng)變革，需要多核處理器來(lái)處理語(yǔ)音命令、音頻播放、圖形顯示以及系統控制等各種任務(wù)。電源管理和信息安全方面的創(chuàng )新使這些芯片能夠始終保持工作，按需提供交互，同時(shí)大幅度降低能耗。
i.MX 8ULP處理器的創(chuàng )新靈活電源架構
恩智浦利用i.MX 8ULP應用處理器實(shí)現這些創(chuàng )新。該芯片通過(guò)將功能分配到不同的電源島上，實(shí)現精細的電源管理。每個(gè)島可以按需降低運行速度和電壓，完全關(guān)閉或完全打開(kāi)，從而節省電力。處理器中最耗電的部分是CPU。為了讓系統在休眠時(shí)節省電力，同時(shí)保證系統的響應性，i.MX 8ULP處理器首創(chuàng )了一種機制，能將外圍功能的控制從高性能的應用CPU轉給低功耗的控制CPU。
重要的是，i.MX 8ULP處理器能夠隨時(shí)智能地決定芯片的哪些部分處于休眠狀態(tài)，哪些部分處于完全喚醒或半喚醒的狀態(tài)。恩智浦通過(guò)提供軟件來(lái)控制電源管理，為開(kāi)發(fā)人員提供多種電源管理程序，以便按需調整。他們還可以自己創(chuàng )建、編寫(xiě)軟件來(lái)監測系統狀態(tài)，調整每個(gè)“島”的頻率和電壓。
i.MX 8ULP處理器的嵌入式安全
要保障智能設備和連接應用的安全，必須依靠具備內置安全性的硬件。i.MX 8ULP處理器內置恩智浦EdgeLock?安全區域，EdgeLock?安全區域是一個(gè)專(zhuān)注于信息安全的單元，與SoC的其他部分物理隔離，擁有獨立的CPU、ROM和RAM。EdgeLock?安全區域為安全關(guān)鍵的功能提供了可信執行環(huán)境，包括i.MX 8ULP處理器的完整性保護、用戶(hù)數據的保密性和安全連接。特別是，EdgeLock?安全區域是滿(mǎn)足NIST 8425標準和獲得即將推出的U.S. Cyber Trust Mark（針對連接的消費者產(chǎn)品）或支持IEC62443標準（針對工業(yè)控制和自動(dòng)化系統）的主要途徑。EdgeLock?安全區域電池供電的安全模塊還能實(shí)現防篡改和零化等功能，以應對安全違規事件，從而支持包括銷(xiāo)售終端等多種應用場(chǎng)景。
此外，i.MX 8ULP處理器還為OEM提供了符合區域要求的加密配置，可直接使用。結合恩智浦EdgeLock?2GO密鑰管理服務(wù)，制造商還可以在不可信的工廠(chǎng)、現場(chǎng)或無(wú)線(xiàn)安全地為基于i.MX 8ULP處理器的產(chǎn)品提供憑證。這樣就在嵌入式EdgeLock?安全區域和EdgeLock?2GO云平臺間建立了端到端的安全連接。i.MX 8ULP處理器也是恩智浦EdgeLock?保障計劃的一部分，并已通過(guò)PSA和SESIP信息安全二級認證，加速了安全標準和法規合規驗證。
了解恩智浦工業(yè)和智能家居PMIC系列產(chǎn)品。PCA9460系列專(zhuān)為支持i.MX 8ULP系列處理器而設計。
i.MX 8ULP處理器一覽
對于響應語(yǔ)音命令的系統，i.MX 8ULP處理器集成了Cadence Tensilica Fusion DSP，以及數字麥克風(fēng)輸入和I2S端口。超低功耗Fusion DSP與高能效Arm?Cortex?-M33F CPU一起在i.MX 8ULP處理器的實(shí)時(shí)域中運行，如框圖所示。大容量片上存儲器使DSP和CPU無(wú)需啟動(dòng)外部芯片即可工作。這些內核處于激活狀態(tài)時(shí)，芯片的其余部分也可以關(guān)閉電源。例如，它們可以監聽(tīng)喚醒詞，只有在聽(tīng)到喚醒詞后才激活芯片的其余部分。
i.MX 8ULP應用處理器的框圖
除了在芯片的其余部分休眠時(shí)運行外，實(shí)時(shí)域（顧名思義）還負責處理時(shí)間關(guān)鍵的任務(wù)。為了實(shí)現這一點(diǎn)，它還包括定時(shí)器和一組豐富的低速 I/O，用于控制系統的其他部分。
i.MX 8ULP處理器的應用域則運行主要的軟件。應用域的核心是最多兩個(gè)64位的Arm?Cortex?-A35 CPU。這些高能效的內核運行Linux或Android等適應性強的操作系統，可以驅動(dòng)從手機到中央控制器等各種設備。為了配合CPU，應用域還包含快速的I/O控制器。SDIO接口可以連接到恩智浦IW416雙頻三路解決方案等外設。這提供了2.4GHz和5GHz的Wi-Fi、藍牙和Thread無(wú)線(xiàn)通訊，使其非常適合連接到從Matter智能家居網(wǎng)絡(luò )到企業(yè)局域網(wǎng)等各種系統。
flex域負責多媒體和圖形功能，包括功能齊全的GPU和Cadence Tensilica HiFi4 DSP。雖然GPU通常與功耗較高的PC、智能手機和游戲機有關(guān)，但恩智浦在i.MX 8ULP芯片中內置了節能的GPU。該GPU體現了i.MX 8ULP處理器的電源管理理念，可以按需啟動(dòng)3D電路，其他時(shí)候只使用2D引擎，以節省電力，同時(shí)保持屏幕更新。
即使對于微型智能音箱，HiFi4 DSP也能提供震撼的低音和清脆的高音，運行空間音頻算法，使小型設備能夠提供沉浸式音頻體驗。HiFi4的作用不僅限于播放，還可以在捕獲音頻時(shí)處理從麥克風(fēng)陣列錄制的聲音，從背景噪音中分離出語(yǔ)音。開(kāi)發(fā)人員還可以利用HiFi4實(shí)現AI功能，繼續Fusion DSP的工作，運行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )來(lái)識別語(yǔ)音。
除了這些處理單元，flex域還包括音頻、攝像頭和顯示接口。對于需要實(shí)現電子墨水顯示效果的系統，i.MX 8ULP處理器集成了電泳顯示控制器（EPDC），用于驅動(dòng)電子墨水屏 （E Ink）面板。對于需要彩色、交互式屏幕的系統，可以使用處理器的其他接口。
i.MX 8ULP適用于家庭和工業(yè)系統
i.MX 8ULP處理器具有先進(jìn)的電源管理和安全特性，能夠作為各種系統類(lèi)型的核心和智能樞紐。想象一下，使用電池供電的醫療可穿戴設備具有語(yǔ)音功能，其中低功耗是非常關(guān)鍵的。使用小型電池時(shí)，這些設計可以利用8ULP處理器的DSP和音頻接口，以及無(wú)線(xiàn)芯片和E Ink控制器的接口。物流標簽或智能貨架標簽等應用也類(lèi)似，但不需要音頻功能。這些設計還可以關(guān)閉DSP和音頻接口，以?xún)?yōu)化功耗。
智能恒溫器的運行方式則完全不同。它只依賴(lài)i.MX 8ULP處理器的實(shí)時(shí)域和GPU的2D模式，不斷監測溫度，并定期更新LCD面板，顯示當前的溫度、設置和時(shí)間。每十分鐘，應用域會(huì )短暫?jiǎn)拘?，將數據發(fā)送到基于云的服務(wù)，以便電力公司和房主能夠監控和管理家庭。房主偶爾會(huì )使用流暢的觸摸屏界面與它交互；在這些時(shí)候，3D GPU和應用CPU會(huì )啟動(dòng)。在家中其他地方，長(cháng)時(shí)間使用電池供電的智能電表不需要運行交互式應用或顯示器，但仍會(huì )收集能耗數據并定期傳輸。這樣的設計可以利用i.MX 8ULP處理器的低功耗和連接無(wú)線(xiàn)芯片的能力。
語(yǔ)音控制的智能恒溫器實(shí)現低功耗的持續溫度監測
這些系統雖然簡(jiǎn)單，但用戶(hù)的響應必須是即時(shí)的才能帶來(lái)更佳體驗。它們必須看起來(lái)一直在工作，即使在節能狀態(tài)下也是如此。i.MX 8ULP處理器能夠將實(shí)時(shí)域從低頻運行切換到全速運行，喚醒應用域并在域之間轉移控制，幫助系統節省電力，不錯過(guò)任何節拍。半秒鐘的反應時(shí)間都可能太慢了。例如，具有語(yǔ)音控制功能的智能手表一直處于開(kāi)啟狀態(tài)，監聽(tīng)能夠激活它們的特殊詞語(yǔ)。i.MX 8ULP處理器實(shí)時(shí)域中的Fusion DSP可以處理這個(gè)監聽(tīng)功能，而芯片的其余部分則處于休眠狀態(tài)。HiFi4 DSP只在音樂(lè )播放時(shí)激活，處理音樂(lè )，使得小型音箱也能讓廚房聽(tīng)起來(lái)像音樂(lè )廳。
現在就開(kāi)始使用i.MX 8ULP
i.MX 8ULP處理器提升了開(kāi)發(fā)人員的計算和多媒體能力，能耗不受影響。恩智浦在i.MX 8ULP處理器上提供更多功能，提高應用性能，增加DSP來(lái)處理音頻和執行AI功能，提供軟件定義的電源管理，并將安全性提升到了新的水平。
i.MX 8ULP處理器現已上市。
（來(lái)源：恩智浦半導體，作者：Gayathri Easwaran，恩智浦半導體SCE產(chǎn)品市場(chǎng)總監）
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