KI am Endpunkt im Fokus Erster Mikrocontroller mit neuem Arm Cortex-M85-Kern

Von Michael Eckstein

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Bessere Performance bei Standardberechnungen und bei künstlicher Intelligenz: Renesas verstärkt seine ohnehin umfangreiche RA-Familie von Mikrocontrollern um Modelle mit dem ganz neuen Cortex-M85-Prozessor von Arm. Auf der Embedded World 2022 will das Unternehmen das erste funktionsfähige Silizium demonstrieren.

Als wohl erster Chiphersteller zeigt Renesas einen Mikrocontroller auf Basis der neuen Cortex-M85-Kerns von Arm. Dieser soll unter anderem auch optimierte Sicherheits- und Safety-Funktionen mitbringen.
Als wohl erster Chiphersteller zeigt Renesas einen Mikrocontroller auf Basis der neuen Cortex-M85-Kerns von Arm. Dieser soll unter anderem auch optimierte Sicherheits- und Safety-Funktionen mitbringen.
(Bild: Renesas Electronics)

Der japanische Chiphersteller Renesas wird sein Portfolio um einen Mikrocontroller erweitern, der auf dem erst im April 2022 offiziell vorgestellten Prozessor Cortex-M85 von IP-Spezialist Arm basiert. Nun hat Renesas das nach eigenen Angaben „erste funktionsfähige Silizium“ dieses Modells angekündigt – und will es auf der Fachmesse Embedded World demonstrieren.

Der neue Cortex-M85-Core verwendet die Armv8-M-Architektur und die Arm TrustZone-Technologie, die kritische Sicherheitsfirmware, Assets und vertrauliche Informationen vom Rest der Anwendung trennt. In Kombination mit TrustZone stellt Renesas mit der integrierten Krypto-Engine, der unveränderbaren Speicherfunktion, der Schlüsselverwaltung und dem Manipulationsschutz gegen DPA/SPA-Seitenkanalangriffe eine umfassende und vollständig integrierte Secure-Element-Funktionalität bereit.

Die Armv8-M-Architektur hat außerdem die Security-Erweiterung PAC/BTI (Pointer Authentication/Branch Target Identification) implementiert. Dabei handelt es sich um ein neues Architektur-Feature mit verbessertem Schutz vor Software-Angriffen, das dabei hilft, die Zertifizierung PSA Certified Level 2 zu erreichen.

Cortex-M85: Ausgelegt für KI-Berechnungen am Endpunkt

Der Cortex-M85 folgt auf verbreitete Modelle wie Cortex-M7 und Cortex-M55, soll diese jedoch in puncto Leistung und Effizienz deutlich übertreffen. Neben der gesteigerten Rechenleistung für Standardanwendungen hebt ARM die Geschwindigkeit bei der DSP- und Machine-Learning-Berechnungen hervor.

Arm hat seine neuste Kreation mit der sogenannten M-Profil Vector Extension ausgestattet, auch bekannt unter dem Begriff Helium-Technologie: Die erweiterten DSP- und Machine-Learning-Funktionen sollen rechenintensive Anwendungen wie Inferenzberechnungen auf Endpunkten energieeffizient beschleunigen.

Der Cortex-M85 erzielt laut Arm eine Leistung von über 6 CoreMark/MHz. Damit ermöglicht er anspruchsvolle IoT-Anwendungsfälle, die hohe Rechenleistung und DSP- oder ML-Funktionalität erfordern, realisiert auf einem einzigen, einfach zu programmierenden Cortex-M-Prozessor. Die charakteristischen Merkmale des Cortex-M wie deterministischer Betrieb, kurze Interrupt-Reaktionszeit und erstklassige Low-Power-Unterstützung sollen auch beim Cortex-M85 „ohne Kompromisse“ gegeben sein.

Benötigte Software in einem Gesamtpaket

Renesas hat sein Flexible Software Package (FSP) nach eigenen Angaben bereits angepasst, so dass es die neuen, auf dem Cortex-M85-Core basierenden RA-MCUs unterstützt. Mit dem FSP soll das Entwickeln von Anwendungen schneller gehen, da es die gesamte benötigte Infrastruktursoftware bereitstellt. Hierzu zählen mehrere RTOS, BSP, Peripherie-Treiber, Middleware, Konnektivität, Netzwerk- und Security-Stacks sowie Referenzsoftware für den Aufbau komplexer KI-, Motorsteuerungs- und Grafiklösungen.

Die Kunden können ihren eigenen Legacy-Code und das RTOS ihrer Wahl in das FSP integrieren und sind so flexibel bei der Anwendungsentwicklung. Der Einsatz des FSP erleichtert laut Hersteller die Migration bestehender Designs auf die neuen RA-Bausteine.

Renesas: Über 200 Modelle mit Cortex-M-Prozessoren seit 2019

Der japanische Chiphersteller ist relativ spät in den Markt für General-Purpose-MCUs auf Basis der Arm-Cortex-M-Prozessoren eingestiegen: Im Oktober 2019 hatte das Unternehmen die RA-MCU-Familie (Renesas Advanced) vorgestellt – eine robuste und funktionsreiche Familie Flash-basierter MCUs. In rund 30 Monaten hat Renesas seitdem 17 MCU-Gruppen mit weit über 200 Einzelkomponenten auf den Markt gebracht. Gleichzeitig konnte Renesas ein robustes Partner-Ecosystem aufbauen, das Kunden umfassende Lösungen für IoT, KI/ML, Industrieautomation, Medizintechnik, Gebäudeautomation, Haushaltsgeräte und zahlreiche andere Anwendungen bietet.

„Als führender Partner von Arm sind wir stolz darauf, als erstes Unternehmen eine MCU auf Basis des leistungsstarken Cortex-M85-Prozessors zu präsentieren“, sagt Roger Wendelken, Senior Vice President in der IoT and Infrastructure Business Unit von Renesas. Dies sei ein Beleg für die eigene Innovationskraft innerhalb des Arm-Ecosystems.

Neue RA-Bausteine schließen Lücke zwischen MPU und MCU

Bei der Demo-MCU soll es nicht bleiben: Renesas entwickelt derzeit eine neue Serie von RA-MCUs, die auf dem Cortex-M85-Prozessor basieren. Die Markteinführung ist für 2023 geplant. Diese neuen MCUs der RA-Familie „werden eine bahnbrechende Leistung und einen vollständig deterministischen Echtzeitbetrieb mit geringer Latenz für anspruchsvolle Anwendungen in zahlreichen Märkten bieten“, verspricht Wendelken.

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Die neuen RA-Bausteine schließen die Lücke zwischen Mikrocontroller und Mikroprozessor ein Stück weiter – beziehungsweise lassen die Grenzen zwischen beiden verschwimmen. Sie ermöglichen komplexe und rechenintensive Anwendungen, die üblicherweise einen dedizierten Prozessor benötigen, mit dem geringeren Leistungsbedarf und der Benutzerfreundlichkeit einer MCU. „Dies unterstützt Anwender dabei, ihre Investitionen in die Softwareentwicklung zu schützen und die Kosten für die Migration zu einem MPU-basierten System zu senken“, sagt Wendelken. Wie andere RA-MCUs würden auch die neuen Bausteine zudem erstklassige Peripherie und Speicher bereitstellen.

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