組み込みシステムとそのアプリケーションは、それに使用されるプロセッサと同様に急速に多様化しています。その結果、組み込みプロセッサはますます複雑になり、エンジニアには機能が重複する選択肢がますます増えています。私たちは常に選択肢が増えることを歓迎しますが、さまざまな可能性を模索するには時間がかかる場合があります。動的な環境で成功するために、開発者は、プロトタイプ開発プロセスを簡素化しながら、マイクロコントローラー ユニット (MCU) からマイクロプロセッサ ユニット (MPU) までの複数のチップの選択肢を迅速に評価する方法を必要としています。
設計者を支援する 1 つの方法は、ハードウェア処理にモジュール式アプローチを採用することです。シンプルな開発ボードと拡張モジュールの豊富なライブラリおよびサポート ソフトウェアを組み合わせることで、設計者は必要に応じてそれらを組み合わせることができます。
この記事では、組み込みシステムの設計要件の変化と、それがプロセッサーの選択に与える影響について概説します。次に、NXP のプラットフォームが、設計者が低電力 MCU から高度に統合された Linux グレードの MPU やアプリケーション プロセッサに至るまで、複数のプロセッサ カテゴリを探索するのにどのように役立つかを説明します。
組み込み設計の境界はますます曖昧になってきています
最近まで、ほとんどの組み込みアプリケーションは明確に定義されたカテゴリに分類されていました。単純な入出力および制御ロジックは 8 ビット MCU のカテゴリに属します。 32 ビット MCU は、複雑なリアルタイム タスクの処理を担当します。完全なオペレーティング システム (OS) またはグラフィカル ユーザー インターフェイス (GUI) を必要とするアプリケーション ソフトウェアは、完全に MPU の分野に属します。
現在では、これらの境界があいまいになってきています。以前のスタンドアロン アプリケーションに複雑な接続機能が追加されたため、従来の 8 ビット アプリケーションの多くは 32 ビット ドメインにプッシュされました。リアルタイム アプリケーションでは複雑なソフトウェア スタックが急速に増加しており、MCU アプリケーションと MPU アプリケーションの要件が統合されています。同時に、人工知能 (AI) と機械学習 (ML) は、ますます幅広いアプリケーションに統合されています。
プロセッサのカテゴリ間の区別も曖昧になってきています。高性能 MCU には、かつてハイエンド MPU で特許を取得していたグラフィックス アクセラレータと AI/ML 機能が搭載されています。 MPU には、以前は MCU にしかなかったリアルタイム機能が追加されました。さらに、ハイエンドのグラフィックス、AI、その他の複雑な機能への需要により、携帯電話の設計を基にしたアーキテクチャを持つアプリケーション プロセッサの発売も推進されています。
これらすべては、イノベーションの加速という文脈で起こっています。設計サイクルの開始から製品の発売に至るまで、市場の動向によりプロジェクトの要件が大きく変化します。たとえば、ヘッドレス MCU に基づいた設計には予期せずタッチ スクリーンが装備され、MPU へのアップグレードが必要になる場合があります。それどころか、製品マーケティング チームは土壇場でハイエンド製品にはエントリー レベルのバージョンを搭載する必要があると判断し、低コストのプロセッサを急いで探す可能性があります。
これらの傾向と変化により、設計者がさまざまなオプションを簡単に検討できるように、プロセッサ評価エコシステムの必要性が高まっています。従来の評価ボードでは、この要求を満たすことができません。多くの場合、プロセッサ ファミリのすべての重要な機能を紹介するように設計されており、狭いアプリケーション範囲に最適化された複雑な設計が使用されています。したがって、1 つの評価ボードに投資された労力が別の評価ボードに反映されることはほとんどありません。