Espressif ESP32-P4 RISC-V-Mikrocontroller für HMI- und AIoT-Anwendungen

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RISC-V bildet die Basis für den neuen Mikrocontroller ESP32-P4 des chinesischen Chipentwicklers Espressif. Sein Zweikernprozessor verwendet die offene RISC-V-Architektur inklusive der Befehlssatzerweiterung für Künstliche Intelligenz. Darüber hinaus sollen viele Schnittstellen- und Sicherheitsfunktionen an Bord sein.

Espressif Systems (Espressif) hat ein neues System-on-a-Chip (SoC) entwickelt, den ESP32-P4. Der Baustein basiert auf einer Dual-Core-CPU mit RISC-V-Architektur inklusive AI-Instruktionssatzerweiterung. Nach eigenen Angaben hat der Hersteller das Speicher-Subsystem optimiert und Hochgeschwindigkeits-Peripherie¬schnitt¬stellen integriert. Der ESP32-P4 ist laut Espressif für moderne Embedded-Systeme ausgelegt, die „auf eine solide Unterstützung für Mensch-Maschine-Schnittstellen, effizientes Edge-Computing und erhöhte Anforderungen an die IO-Konnektivität benötigen“. Daher habe man auch einen Fokus auf die Sicherheitsfunktionen gelegt-

Leistungsfähige CPU und Speicher-Subsystem

Die Dual-Core-RISC-V-CPU des ESP32-P4 taktet mit bis zu 400 MHz und unterstützt auch FPU- und KI-Erweiterungen mit einfacher Genauigkeit. Darüber hinaus integriert der ESP32-P4 einen Stromsparkern, der mit bis zu 40 MHz laufen kann. Diese bereits von Prozessordesigner ARM bekannte „Big-Little“-Architektur (das Unternehmen hat sich „big.LITTLE“ als Warenzeichnen eintragen lassen) ist gut geeignet für Ultra-Low-Power-Anwendungen, die nur gelegentlich eine hohe Rechenleistung erfordern. In solchen Szenarien können die High-Performance-(HP-)Kerne die meiste Zeit abgeschaltet bleiben, um Strom zu sparen.

Die HP-Kerne können auf 768 kByte On-Chip-SRAM zugreifen. Ist externes PSRAM vorhanden, kann ESP32-P4 das SRAM als schnellen Cache nutzen. Darüber hinaus verfügt das HP-Kernsystem ESP32-P4 über 8 kByte Zero-Wait TCM-RAM, das für schnelle Datenpuffer oder zeitkritische Codeabschnitte besonders geeignet ist. Außerdem kann die MCU noch Flash-basierter Speicher ansteuern, so dass auch große Datensätze verarbeitet werden können.

Viel Wert auf Sicherheit gelegt

Nach eigenem Bekunden hat Espressif umfangreiche Sicherheitsfunktionen implementiert, sie seien gar „das Herzstück des ESP32-P4“. Dazu zählen Funktionen wie Secure Boot, Flash-Verschlüsselung, kryptografische Beschleuniger, TRNG (echter Zufallszahlengenerator) usw. Damit seien alle notwendigen Komponenten vorhanden, um das Endprodukt sicher und vertrauenswürdig zu gestalten.

Mit Hilfe des Digital Signature Peripheral und einer dedizierten Key Management Unit stellt ESP32-P4 sicher, dass private Schlüssel auf dem SoC selbst generiert werden und nicht durch Software im Klartext oder durch physische Angriffe kompromittiert werden können. Das SoC unterstützt auch einen Hardware-Zugriffsschutz, der das Verwalten und Trennen von Berechtigungen erleichtert.

Umfangreiche Human-Machine-Schnittstelle (HMI)

ESP32-P4 unterstützt MIPI-CSI mit integriertem Bilddaten-Signalprozessor (Image Signal Processor, ISP) und MIPI-DSI und ermöglicht so die Integration einer hochauflösenden Kamera und einer Display-Schnittstelle. Um eine verbesserte Kompatibilität zu ermöglichen, verfügt ESP32-P4 auch über ein paralleles Display und eine Kameraschnittstelle. Ebenfalls enthalten sind Funktionsblöcke für kapazitive Berührungseingaben und Spracherkennung.

Darüber hinaus integriert ESP32-P4 Hardwarebeschleuniger für verschiedene Medien-codierungs- sowie Komprimierungsprotokolle für Bildverarbeitung und Videostreaming, einschließlich H.264. Das SoC verfügt außerdem über einen integrierten Hardware-Pixel-Processing-Accelerator (PPA), der für die GUI-Entwicklung geeignet ist.

Hoch integrierte Peripherieunterstützung

Der Mikrocontroller verfügt laut Entwickler über mehr als 50 programmierbare GPIOs und übertrifft damit sämtliche bisherigen Espressif-MCUs. ESP32-P4 unterstützt alle gängigen Peripheriegeräte wie SPI, I2S, I2C, LED PWM, MCPWM, RMT, ADC, DAC, UART und TWAITM. Darüber hinaus unterstützt ESP32-P4 USB OTG 2.0 HS, Ethernet und SDIO-Host 3.0 für Hoch¬geschwindigkeitsverbindungen.

Wenn die Anwendung eine drahtlose Konnektivität erfordert, kann der ESP32-P4 als drahtloser Companion-Chip eine Verbindung zu jedem Produkt der ESP32-C/S/H-Serie über SPI/SDIO/UART herstellen, indem er ESP-Hosted oder ESP-AT verwendet. Der ESP32-P4 kann auch als Host-MCU für andere Konnektivitätslösungen wie ACK, AWS IoT ExpressLink usw. fungieren.

Espressif unterstützt den ESP32-P4 mit dem hauseigenen IoT-Development-Framework (ESP-IDF). (me)

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