你有沒有想過當下所經(jīng)歷的顯示設備的增強之旅？

近年來，通勤列車上出現(xiàn)了許多廣告顯示器，便利店的自助支付設備，餐館的數(shù)字菜單選擇以及家里的烹飪設備。

在嵌入式人機界面（HMI）應用領域，小型顯示器很常見，但最近10英寸或以上的相對大型嵌入式顯示設備有所增加。對于此大小的顯示設備，最好使用全高清（1920x1080像素）分辨率，以便圖像看起來不會有顆粒感。除了分辨率之外，這些顯示器也變得更加復雜，并且通常連接到Internet。此外，近年來，對基于AI的智能的需求不斷增長，使設備能夠識別用戶并支持數(shù)據(jù)收集和分析。盡管功能強大，但由于環(huán)境保護和資源價格上漲，人們也需要低功耗的環(huán)保產(chǎn)品。瑞薩電子的新型RZ/G3E微處理器（MPU）旨在解決其中的許多挑戰(zhàn)。

在高分辨率下實現(xiàn)平滑繪圖和控制

MPU的性能對于平滑繪圖至關(guān)重要，因為它直接影響圖形顯示的速度和效率。更快的MPU處理允許實時顯示更復雜的圖像，從而增強整體用戶體驗。RZ/G3E的四核ArmCortex-A55CPU運行頻率為1.8GHz，是一款功能極其強大的CPU，不僅可以執(zhí)行HMI應用程序和各種Linux運行，還可以處理與邊緣計算相關(guān)的應用程序。其運算處理性能比目前第二代RZ/G系列中級性能產(chǎn)品RZ/G2E MPU高3.4倍，接近高級性能產(chǎn)品RZ/G2M MPU。RZ/G3E MPU為用戶提供了出色的性價比。

除了高性能CPU，RZ/G3E還集成了3D GPU Arm Mali-G52（相當于30GFlops）和H.264/265視頻編解碼器，加強對HMI功能的支持。此外，RZ/G3E內(nèi)置了LCD控制器的兩個通道，可同時輸出兩個全高清尺寸的屏幕，并獨立控制兩個屏幕。輸出接口還配備了足夠的功能，如雙鏈路LVDS、4通道MIPI-DSI和并行數(shù)字RGB。這些出色的HMI功能即使在大屏幕上也能提供流暢的圖形。

圖 1：CoreMark值（CPU內(nèi)核性能）的比較

圖 2：HMI的主要功能和系統(tǒng)塊示意圖

邊緣設備中不可或缺的高速通信

在當今的物聯(lián)網(wǎng)時代，許多設備都連接到互聯(lián)網(wǎng)，即使是顯示設備，高速通信功能也是必不可少的。RZ/G3E支持PCIe Gen3（8Gbps）和USB3.2 Gen2（10Gbps），與現(xiàn)有RZ/G產(chǎn)品相比，通信速度顯著提高，以滿足這些市場需求。RZ/G3E內(nèi)置高速連接接口，如PCIe Gen3、USB3.2 Gen2和千兆以太網(wǎng)，可實現(xiàn)與云的5G通信。

圖 3：RZ/G3E和其他RZ/G MPU的功能比較表

Arm Ethos-U55 NPU加速智能

在人工智能（AI）盛行的時代，甚至需要嵌入式設備具有智能性并為用戶提供高附加值。這是因為，如果所有AI處理都需要在云上完成，數(shù)據(jù)通信將需要大量的Internet網(wǎng)絡流量。RZ/G3E配備了Arm Ethos-U55作為NPU（神經(jīng)處理單元）專用處理器，用于AI推理，在1.0GHz運行時具有512 GOPS性能，提供用于對象檢測、人臉識別和人數(shù)統(tǒng)計的視覺AI，以及語音AI和傳感AI。Ethos-U55的另一個優(yōu)點是它可以從主CPU卸載AI處理，允許用戶構(gòu)建更節(jié)能的系統(tǒng)。

這Ethos-U55還嵌入在瑞薩電子的RA8P1 MCU中，使用戶能夠從瑞薩電子的可擴展AI產(chǎn)品組合中進行選擇。RA8P1是一款出色的AI加速MCU，可通過內(nèi)置 NPU和SRAM輕松高速執(zhí)行輕量級AI。另一方面，RZ/G3E MPU的優(yōu)勢在于使用外部高速DRAM以更高的速度處理更大的AI模型。

對于需要更高AI性能的用戶，請參閱我們的RZ/V系列MPU。借助瑞薩電子的可擴展AI產(chǎn)品組合，您可以根據(jù)開發(fā)所需的AI模型大小或AI處理性能選擇理想的開發(fā)產(chǎn)品。

圖 4：以AI為中心且可擴展的產(chǎn)品組合

克服基于Linux的產(chǎn)品

從深度待機模式快速恢復的挑戰(zhàn)

由于HMI產(chǎn)品不會在365天內(nèi)24小時以全功率連續(xù)運行，因此在不使用時降低待機功耗尤為重要。對于較小的顯示設備，通常使用基于RTOS的MCU，從斷電狀態(tài)開始的啟動時間短，允許在不使用時關(guān)閉電源。但是，通常很難使用RTOS為具有更高功能的大型顯示設備開發(fā)應用程序。因此，這些設備傾向于采用基于Linux的應用程序。Linux的程序大小基本上比RTOS程序大很多，導致在某些情況下需要10秒以上才能從斷電狀態(tài)啟動系統(tǒng)。

為了解決這個問題，RZ/G3E實現(xiàn)了部分斷電功能，通過保持將數(shù)據(jù)保存在DRAM內(nèi)存中所需的最小電源并關(guān)閉其他區(qū)域的電源，可以顯著降低功耗。在這種稱為DDR保持模式的深度待機功能中，DRAM內(nèi)存中的Linux程序不會消失，因此無需從外部非易失性存儲器重新加載Linux程序，從而顯著縮短了從待機狀態(tài)返回的時間。此外，由于功耗降低到最小電源，因此MPU的待機功率可以以1mW左右的極低待機功率實現(xiàn)。

對于我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常使用且越來越復雜的大型顯示設備，瑞薩電子全新的RZ/G3E MPU旨在通過提供更好的智能和更低的功耗來滿足市場需求;讓我們的生活更輕松。