IIoT-Kommunikation NXP i.MX RT: Erste Crossover-MCU mit integriertem TSN-Switch

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Die Crossover-MCU i.MX RT1180 von NXP beherrscht laut Hersteller die Kommunikation im industriellen IoT über mehrere Protokolle. Mit dieser Fähigkeit soll sie die Entwicklung von Industrie-4.0-Systemen mit Echtzeit-Ethernet erleichtern.

NXP Semiconductors (NXP) hat den nach eigenen Angaben erste Mikrocontroller (Microcontroller Unit, MCU) mit einem integrierten Switch für „Time Sensitive Networking“ (TSN) vorgestellt. Der TSN-Standard soll die Datenübertragung mit sehr geringer Übertragungslatenz und hoher Verfügbarkeit über Ethernet-Verbindungen sicherstellen. Laut NXP unterstützt die MCU dank des TSN-Switches sowohl zeitkritische als auch industrielle Echtzeit-Kommunikation und mehrere Kommunikationsprotokolle – und kann so die Lücke zwischen bestehenden industriellen Systemen und Industrie-4.0-Systemen schließen.

Industrielle Umgebungen entwickeln sich in Richtung Industrie 4.0 weiter, was zu einer komplexen Mischung von Netzwerkprotokollen führt. Das kann Probleme bereiten, da eine nahtlose industrielle Konnektivität für zeitkritische Kommunikation und für Kommunikation in Echtzeit erschwert wird. Die i.MX-RT1180-MCU schafft laut NXP mit ihrer Multi-Protokoll-Kommunikation Abhilfe und realisiert eine einheitliche und sichere IIoT-Kommunikationsumgebung im gesamten Fabrikbereich.

EdgeLock Secure Enclave für erweiterte Sicherheit

Als erste Crossover-MCU verfüge i.MX RT1180 zudem über eine „EdgeLock Secure Enclave“ – also ein vorkonfiguriertes, selbstverwaltetes und autonomes On-Die-Sicherheitssubsystem, das die Komplexität der Implementierung robuster, systemweiter und intelligenter Security-Anwendungen für IIoT-Szenarien verringert. Dies erfülle den Bedarf nach einer Root of Trust mit sicherer Boot-Sequenz, authentifiziertem Debugging, sicherer Verwaltung über den Gerätelebenszyklus hinweg, erweiterter Schlüsselverwaltung und Manipulationsüberwachung in komplexen vernetzten Systemen.

Mit Gehäuseoptionen ab 10 mm x 10 mm BGA gehört die i.MX RT1180 zu den kleinsten echtzeitfähigen Netzwerkbausteinen für den Industriebereich. NXP sieht sie für eine Vielzahl von industriellen Anwendungsfällen geeignet, etwa E/A-Management, Motorsteuerung, kompakter Bewegungssteuerung oder Gateway-Anwendungen.

Die Crossover-MCU kann demnach nicht nur als integrierte Lösung eingesetzt werden, sondern auch als Netzwerk-Begleitchip. Als solcher stellt die MCU die gesamte erforderliche industrielle Netzwerkkonnektivität für einen Host-Prozessor über eine skalierbare Verbindung bereit. Die Verbindung lässt sich bis hin zu einer nahtlosen GBit-Direktkommunikation mit dem Host ohne On-Board-PHY skalieren, was zusätzliche Energie und Kosten spart.

Auch für Anwendungen im Automobilsektor

Die i.MX RT1180 eignet sich laut NXP auch für Konnektivitätsanwendungen im Automobilbereich, die zunehmend auf Ethernet-TSN-Unterstützung für hohe Bandbreiten und Echtzeit-Steuerdaten angewiesen sind. Hier kann die i.MX RT1180 als intelligenter Switch zwischen den verschiedenen Steuergeräten im Fahrzeug fungieren. „Die Crossover-MCU verarbeitet zeitkritischen und Best-Effort-Datenverkehr, um ein sicheres automatisiertes System mit fortschrittlichen Echtzeit-Kommunikationsfunktionen bereitzustellen“, sagt Jeff Steinheider, Vice President und General Manager, Industrial Edge Processing, NXP.

Die leistungsstarke i.MX RT1180 kann im erweiterten industriellen Temperaturbereich (–40 bis 125 ⁰C) betrieben werden und verfügt über eine Dual-Core-Architektur mit einem 800-MHz-Arm-Cortex-M7 und Cortex-M33 für Designflexibilität. Der integrierte Power-Management-IC (PMIC) des Bausteins ist auf Energieeffizienz ausgelegt und unterstützt Anwendungsfälle ab 250 mW. Nach Angaben des Herstellers reduziert der PMIC die Komplexität und damit die Platinenkosten, da die Schaltung mit weniger Bauteilen auskommt.

Mit Ports bis zu 5-GBit unterstützt die i.MX RT1180 die neuesten TSN-Standards sowie mehrere industrielle Echtzeit-Netzwerkprotokolle, darunter EtherCAT, Profinet, Ethernet/IP, CC-Link IE oder HSR, um nur einige zu nennen. Die i.MX RT1180 erleichtert OEMs darüber hinaus die Einhaltung der ISA/IEC 62443-4-1, -4-2.

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