Arm® マイクロコントローラコアは、安全性を最適化し、リアルタイムデータを提供し、スムーズな機能を確保するために、ほぼすべての電化製品の内部に配置できる一連の組み込みプロセッサです。

しかし、これらのArm®ベースのマイクロコントローラはどのように機能するのでしょうか?また、Arm® Cortex®テクノロジーとは?このArm® Cortex®ハードウェアの完全ガイドでは、すべての技術的な質問に答えます。

 

Arm® Cortex® 技術は、RISC(Reduced Instruction Set Computing)プロセッサコアを使用して、より高性能でコード密度の高いマイクロコントローラを作成します。 これらのチップは使いやすさを追求して設計されており、世界中の何十億もの電子機器や電化製品に使用されています。

Arm® テクノロジには、次の 3 つの異なるアーキテクチャ プロファイルと同等のプロセッサがあります。

  • アプリケーションプロセッサ(Cortex-A): これらのデバイスは、オペレーティングシステム(OS)をサポートするアプリケーションプロセッサであり、集中的なコンピューティングが必要なスマートフォンなどのデバイスの中心にあります。このプロファイルは、A64、A32、および T32 命令セットを使用して、32 ビットと 64 ビットの両方のバリアントをサポートします。また、メモリ管理ユニット(MMU)を使用して、仮想メモリシステムアーキテクチャ(VMSA)と並行して機能することもできます。
  • リアルタイムプロセッサ(Cortex-R):このプロファイルは、A プロファイルと同じ実行状態と命令セットをサポートしますが、これはリアルタイム アプリケーションの高パフォーマンスに重点を置いています。リアルタイム アプリケーションでは、ユーザーがすぐに考える最小限のレイテンシで、指定された時間に戻る関数が必要です。例としては、モーター速度の監視と制御に迅速な測定/応答が必要なリアルタイムモーター制御があります。これらのデバイスは、より優れたフォールトトレランスを持ち、安全性が重要なアプリケーションで動作します これらのデバイスは、ステージ1でVMSAをオプションでサポートするProtected Memory System Architecture(PMSA)を備えています。 Arm® Cortex® -R コアは、リアルタイムのデータと安全性が重要なアプリケーション向けに設計されています。
  • マイクロコントローラ(Cortex-M):これは、組み込みアプリケーション向けに設計されたスケールダウンされたプロセッサファミリです。これらのマイクロコントローラプロセッサコアは32ビットで、低コストでエネルギー効率の高い動作に最適化されています。これらは、多くのSoC(システムオンチップ)に搭載されています。M プロファイルは T32 命令セットをサポートし、PMSA で動作します。また、低遅延割り込み処理のプログラミングモデルを導入し、レジスタのハードウェアスタックと高水準言語の処理を提供します。

Arm® Cortex® -Mデバイスは最も一般的で、数百億台の消費者向けデバイスに搭載されています。 Arm® Cortex® -Aデバイスと Arm® Cortex® -Rデバイスは、Cortex-Rがリアルタイムの安全データ処理に最適化されていることを除いて、ほぼ同じです。 さらに、Cortex® -Aは、多くの最新のオペレーティングシステムが必要とするMMUを備えた唯一のチップです。

Arm® Cortex® プロセッサは、スマートフォン、タブレット、スマートウォッチ、ゲーム機など、ほぼすべてのタイプのポータブル電子機器に搭載されています。 これらは、小型家電製品のエネルギー効率の高いCPUの基盤を提供する強力なチップです。以下は、Arm® Cortex®プロセッサが使用されている例です。

民生用電子機器

Arm® Cortex®チップは、エネルギー効率を高め、熱生産を低減する最適化された特性を備えており、費用対効果が高く、製品性能を向上させるため、民生用電子機器に最適です。

自動車

自動車業界は、革新的な機能を提供し、安全性の懸念にリアルタイムで対応する最新の自動車や電気自動車を製造するために、マイクロチップに依存しています。

例えば、TRAVEO Arm® Cortex®プロセッサは、自動車のコネクティビティと機能を強化するために使用されています。インフォテインメントやHMI(ヒューマン・マシン・インターフェース)、グラフィックス、自動運転、モーター制御などに使用されています。

Arm® Cortex® 技術は、その人気を何度も正当化します。 次のようなさまざまな業界やアプリケーションにさまざまなメリットを提供します。

  1. 費用 対 効果：Arm®マイクロコントローラの購入は、アーキテクチャのライセンスを取得するために支払うだけで済むため、複雑な命令セットコンピュータ(CISC)テクノロジーを使用するマイクロコントローラを購入するよりもはるかに費用対効果が高くなります。
  2. エネルギー効率: Arm® Cortex® デバイスはRISCアーキテクチャを使用しているため、必要なトランジスタが少なくて済み、面積を節約できます。 つまり、最高レベルのパフォーマンスで動作するわけではありませんが、エネルギー効率がはるかに高く、小型デバイスの発熱も少なくて済むため、電話などのポータブルデバイスのバッテリー寿命とバッテリー管理を改善するのに理想的です。
  3. 長寿：PSOC Arm® Cortex®デバイスには、プロセッサをディープスリープモードからウェイクアップできるウェイクアップ割り込みコントローラー(WIC)が含まれています。これにより、チップがディープスリープモードのときにメインプロセッサの電源をオフにすることができ、より効率的で長持ちするデバイスを作成できます。
  4. 安全性の向上: Arm®ベースのチップは、潜在的な問題に対するリアルタイムの洞察を提供し、一般的な安全性を向上させるように設計されています。安全機能には、温度監視、メモリ保護ユニット、システム分析用のA/Dコンバータ、デバッグインターフェース付きCPUなどがあります。このデバッグ構成には、ブレークポイント (アドレス) コンパレータとウォッチポイント (データ) コンパレータがあります。
  5. 柔軟な使用: Arm® Cortex® アーキテクチャは、サードパーティ企業が購入して、他のチップの基盤として使用できます。 さらに、Arm®プロセッサには、さまざまな目的に最適化された3つのプロファイル(A、R、M)があります。つまり、Arm® Cortex®テクノロジーは非常に柔軟性があり、幅広いアプリケーションで使用できます。
  6. スケーラビリティの強化: Arm® Cortex®マイクロコントローラの柔軟性により、企業は簡単にスケールアップおよびスケールダウンできます。Arm® Cortex®プロセッサには1000を超える部品番号が用意されているため、成長に合わせてビジネスオペレーションを適応させることができます

インフィニオンでは、Arm® Cortex®のコアとプロセッサを幅広く購入することができます。加工要件と産業要件に応じて、次のチップカテゴリのいずれかを選択できます。

  • 32ビット車載用PSOC Arm® Cortex®マイクロコントローラ:これらのチップは、Cortex-Mコアを使用するプログラマブル・システム・オン・チップ・ソリューションです。高速で柔軟な設計ソフトウェアを提供し、マイクロチップを数分でカスタマイズできます。これらのプロセッサは、ハードウェアのバグを防ぎ、機能やプラットフォームに土壇場での変更を実装するのに最適です。
    • 32ビット PSoC™ 4 高電圧 Arm® Cortex®-M0+:ISO 26262に準拠したASIL-Bの自動車機能安全レベルに準拠するように設計された32ビット PSoC™ 4 High Voltageファミリは、アナログフロントエンド、MCU、および接続性を統合したスマートセンサ向けのワンチップソリューションを提供し、基板スペースを節約します。
    • 32ビット PSoC™ 車載用マルチタッチ Arm® Cortex®-M0: PSoC™ 車載マルチタッチタッチスクリーンコントローラは、業界で最も広範な静電容量式タッチIPポートフォリオを活用して、車載用タッチスクリーンに性能の新たな標準を提供し、最も困難な環境での信頼性の高い動作を実現します。
    • 32ビット PSoC™ 指紋 Arm® Cortex®-M0+: Arm® Cortex® -M0+プロセッサをベースとした世界で唯一のプログラマブル組み込みシステムオンチップソリューションとして、これらのマイクロコントローラはドライバインターフェイスを強化および近代化します。
  • 32ビットTRAVEO™ T2G Arm® Cortex®マイクロコントローラ:シングルおよびデュアルコア動作の強力なArm® Cortex®シリーズコアをベースとするこれらのマイクロコントローラは、最先端のリアルタイム性能、安全性、セキュリティ機能を提供します。

インフィニオンのTRAVEO™ T2G MCUは、電動化、ボディ制御モジュール、ゲートウェイ、インフォテインメントアプリケーションなど、幅広い車載アプリケーション向けにカスタマイズされています。

  • 32ビットXMC産業用マイクロコントローラ Arm® Cortex®-M0:XMC™マイクロコントローラファミリは、 Arm® Cortex®-Mコアに基づいています。 XMC1000、 Arm® Cortex®-M0コアと、市場で実績のある差別化されたペリフェラルを最先端の65nm製造プロセスに集約しています。 XMC4000は、DSP命令セットが組み込まれた Arm® Cortex®-M4によって駆動されます。 このXMC7000は、インフィニオンの産業用マイクロコントローラポートフォリオの最新製品で、CAN FD、TCPWM、Gbイーサネットなどのペリフェラルを搭載し、柔軟性を高め、付加価値を提供します。