标签: MPU

2022年，飞凌嵌入式全球首发了搭载NXP i.MX 93系列处理器的OK-MX9352-C开发板，这款产品在过去的3年里以其卓越的性能和高度安全性，为众多客户提供了强大的智能化主控支持。 近期，NXP将i.MX 93系列处理器引入了FRDM系列产品线，推出了FRDM i.MX 93开发板，作为首款配备i.MX MPU的FRDM板，它提供了模块化硬件、全面的软件和工具，以及所有FRDM开发板通用的快速入门体验。 飞凌嵌入式第一时间拿到了FRDM i.MX 93开发板，本篇文章，小编就为大家带来这款产品的快速开箱介绍。 开箱初体验——体积小巧，功能全面 打开FRDM i.MX 93开发板小巧的包装，首先映入眼帘的是开发板紧凑而精致的设计，用直尺大致测量一下，开发板的长边也仅有10.5cm左右。尽管体积小巧，但开发板上的每一个元件都经过精心布局，确保了功能的全面性和稳定性。 除此之外，包装内还有附送的快启动指南、配件清单以及2条USB 2.0 Type-A 转 Type-C线。 i.MX 93处理器——性能与功耗的平衡 FRDM i.MX 93的核心当然就是NXP i.MX93处理器了，这款处理器以其卓越的性能和低功耗特性而著称，集成了2个主频1.7GHz的ARM Cortex-A55多任务核和1个Cortex-M33实时核，并创新性地采用了ARM Ethos U-65 microNPU方案，每个周期256个MAC，0.5TOPS算力可在边缘为高效、快速、安全的机器学习赋能。 Energy Flex架构的引入，使得i.MX 93在处理复杂任务时能够保持高效能，同时在待机状态下实现极低的功耗，非常适合物联网和工业应用。 IW612模块——轻松接入多种无线网络 FRDM i.MX 93配备了IW612无线通信模块，支持2.4/5GHz双频Wi-Fi 6、Bluetooth 5.4和IEEE 802.15.4等多种协议。这意味着您的设备可以轻松接入各种无线网络，实现与其他设备的无缝通信，为智能家居、工业物联网、智能设备、网关等应用场景提供强有力的支持。 值得注意的是，IW612模块为Wi-Fi、蓝牙和IEEE 802.15.4子系统分别集成了专用的处理器和存储器，从而实现实时的独立协议处理。 IW612内部结构框图 扩展接口——满足多样化需求 FRDM i.MX 93提供了丰富的扩展接口，包括GPIO、UART、I2C、SPI等，这些接口可以满足您连接各种传感器、执行器和外设的需求。开发板的这种灵活性，使得它能够适应多种应用场景，为您的项目开发提供更多可能性。 FRDM i.MX 93正面接口图 FRDM i.MX 93背面接口图 多媒体性能——HDMI、MIPI接口一应俱全 对于需要高清显示的应用场景，FRDM i.MX 93同样表现出色。开发板上的HDMI接口支持高清视频输出，可以连接到显示器或电视上，呈现出细腻、清晰的画质。这对于工业监控、家庭娱乐等应用场景来说，无疑是一个巨大的加分项。 此外，还配备了4通道MIPI-DSI接口和2通道MIPI CSI-2接口，可轻松实现高分辨率的显示屏连接和高分辨率、高帧率的图像捕获，提供了强大的多媒体处理能力。 软件与工具支持——大大加快开发周期 为了帮助开发者们更快地上手，FRDM i.MX 93开发板还配备了全面的软件和工具链。操作系统环境支持（如Yocto Linux和Debian Linux），还支持面向i.MX应用处理器的GoPoint及丰富的应用程序示例。这些软件和工具将大大加快开发周期，简化从原型到生产的过程。 GoPoint工具界面 不难看出，NXP FRDM i.MX 93开发板拥有紧凑的设计、卓越的性能、低功耗特性、丰富的无线连接能力、多样化的扩展接口以及全面的多媒体能力等诸多优势，能够成为嵌入式工程师手中的得力助手。如果您正在寻找一款高性能、低功耗的开发板来支持您的项目开发，那么FRDM i.MX 93开发板无疑是一个值得考虑的选择。

近期，NXP（恩智浦半导体）的i.MX 6系列处理器已加入其“产品长期供货计划”，不同型号处理器的生命周期得到了10~15年的延长，确保了长期稳定的供货与维护。（NXP产品长期供货计划的目的，是给客户的嵌入式产品提供稳定的芯片供应。特定产品的产品长期供货计划是“NXP至少要为该产品提供支持的时间”，特殊情况下可以延长该计划下产品的供货年限。） 作为NXP的金牌合作伙伴，飞凌嵌入式已基于i.MX 6系列的4款处理器推出了7款核心板产品，不同温宽、不同连接器类型，方便更多客户的灵活选用。目前已在人工智能、工业物联网、电力储能、智能交通、医疗设备、充电桩、消费电子和HMI等多个领域广泛应用，得到了数千家客户的信赖。 得益于NXP的“产品长期供货计划”，飞凌嵌入式i.MX 6系列核心板产品的供货生命周期也得到了进一步延长，同样能够为客户提供更加持久和稳定的产品支持。 i.MX6UltraLite， 长期供货年限至2035年 飞凌嵌入式FETMX6UL-C核心板 基于NXP i.MX6UltraLite处理器设计，Cortex-A7 架构，主频528MHz。核心板采用两组优质进口80Pin板对板连接器设计，严酷的温度等级测试确保核心板在-40℃~+85℃环境中稳定运行，最大支持8路UART、2路以太网、2路CAN等工业级总线接口。核心板分为工业级与商业级，给用户提供更丰富的选择。 i.MX 6Quad， 长期供货年限至2035年 1、飞凌嵌入式FETMX6Q-C核心板 基于NXP四核ARM Cortex-A9架构处理器设计，主频1GHz，采用12层PCB沉金工艺。整板尺寸仅40mm*70mm，采用四个高度为1.5mm的连接器，引脚数量多达320Pin，将处理器全部功能引脚引出。配套底板资源丰富，不仅搭载千兆以太网、CAN-bus、摄像头、Wi-Fi&蓝牙等主流接口，同时还引出了MIPI、MLB、EIM BUS 等CPU特有的功能。 2、飞凌嵌入式FETMX6Q-S核心板 同样基于NXP i.MX 6Quad处理器设计，采用8层PCB沉金工艺，邮票孔连接方式电气特性和抗干扰性更佳，具有抗震、抗氧化、抗干扰、成本低的优势。核心板引脚数量为220Pin(55*4)尺寸为60mm*60mm方形结构设计，便于客户底板布局设计。 i.MX 6DualLite， 长期供货年限至2035年 1、飞凌嵌入式FETMX6DL-C核心板 基于NXP双核ARM Cortex-A9架构i.MX6DualLite处理器设计，主频1GHz，12层PCB沉金工艺。整板尺寸小巧仅40mm*70mm，优化固定孔、防误插设计，采用四个高度为1.5mm的连接器，引脚 数量多达320Pin，将处理器全部功能引脚引出。配套底板资源丰富，不仅搭载千兆以太网、CAN-bus、摄像头、Wi-Fi&蓝牙等主流接口。 2、飞凌嵌入式FETMX6DL-S核心板 同样基于NXP i.MX6DualLite处理器设计，8层PCB沉金工艺，邮票孔连接方式电气特性和抗干扰性更佳，核心板自身即是最小系统，自带LCD接口，无需底板配合，通电即可启动和调试，降低开发难度。FETMX6DL-S核心板分为工业级与商业级两个版本，给用户提供更丰富的选择。 i.MX6ULL （注：i.MX6ULL处理器发布于2016年，供货年限15年，目前暂未延长产品生命周期） 1、飞凌嵌入式FETMX6ULL-C核心板 基于NXP i.MX6ULL处理器开发设计，采用低功耗的ARM Cortex-A7架构，运行速度高达800MHz。原生支持8路UART、2路Ethernet、2路CAN-bus总线、2路USB 2.0、LCD等常用接口。体积小巧，核心板尺寸仅40mm*29mm，并采用2mm合高的板对板连接器，将小体积、便于拆卸的优势集一身。 2、飞凌嵌入式FETMX6ULL-S核心板 同样基于NXP i.MX6ULL处理器开发设计。核心板支持工业级、宽温级和商业级三种配置，方便用户不同的选择。核心板采用8层PCB沉金工艺，具备更佳的电气特性。邮票孔封装设计，体积小巧，整板尺寸仅44mm*35mm。值得注意的是，这款核心板上率先适配了OpenHarmony 4.1，这也是业内的首个应用案例，嵌入式核心板与OpenHarmony操作系统的结合与应用，将进一步推动千行百业的数智化进程。 飞凌嵌入式推出的嵌入式智能主控产品经过精心的设计与优化，实现了功能与成本的平衡，为各类嵌入式应用提供了灵活、高效的解决方案。无论是追求高效性能的应用，还是注重成本效益的普及型项目，飞凌嵌入式的i.MX 6系列核心板都能轻松应对，助力您的项目快速开发，产品快速上市。

近期，NXP（恩智浦半导体）的i.MX 6系列处理器已加入其“产品长期供货计划”，不同型号处理器的生命周期得到了10~15年的延长，确保了长期稳定的供货与维护。 （NXP产品长期供货计划的目的，是给客户的嵌入式产品提供稳定的芯片供应。特定产品的产品长期供货计划是“NXP至少要为该产品提供支持的时间”，特殊情况下可以延长该计划下产品的供货年限。） 作为NXP的金牌合作伙伴，飞凌嵌入式已基于i.MX 6系列的4款处理器推出了7款核心板产品，不同温宽、不同连接器类型，方便更多客户的灵活选用。目前已在人工智能、工业物联网、电力储能、智能交通、医疗设备、充电桩、消费电子和HMI等多个领域广泛应用，得到了数千家客户的信赖。得益于NXP的“产品长期供货计划”，飞凌嵌入式i.MX 6系列核心板产品的供货生命周期也得到了进一步延长，同样能够为客户提供更加持久和稳定的产品支持。 i.MX6UltraLite， 长期供货年限至2035年 飞凌嵌入式FETMX6UL-C核心板 基于NXP i.MX6UltraLite处理器设计，Cortex-A7 架构，主频528MHz。核心板采用两组优质进口80Pin板对板连接器设计，严酷的温度等级测试确保核心板在-40℃~+85℃环境中稳定运行，最大支持8路UART、2路以太网、2路CAN等工业级总线接口。核心板分为工业级与商业级，给用户提供更丰富的选择。 i.MX 6Quad， 长期供货年限至2035年 1、飞凌嵌入式FETMX6Q-C核心板 基于NXP四核ARM Cortex-A9架构处理器设计，主频1GHz，采用12层PCB沉金工艺。整板尺寸仅40mm*70mm，采用四个高度为1.5mm的连接器，引脚数量多达320Pin，将处理器全部功能引脚引出。配套底板资源丰富，不仅搭载千兆以太网、CAN-bus、摄像头、Wi-Fi&蓝牙等主流接口，同时还引出了MIPI、MLB、EIM BUS 等CPU特有的功能。 2、飞凌嵌入式FETMX6Q-S核心板 同样基于NXP i.MX 6Quad处理器设计，采用8层PCB沉金工艺，邮票孔连接方式电气特性和抗干扰性更佳，具有抗震、抗氧化、抗干扰、成本低的优势。核心板引脚数量为220Pin(55*4)尺寸为60mm*60mm方形结构设计，便于客户底板布局设计。 i.MX 6DualLite， 长期供货年限至2035年 1、飞凌嵌入式FETMX6DL-C核心板 基于NXP双核ARM Cortex-A9架构i.MX6DualLite处理器设计，主频1GHz，12层PCB沉金工艺。整板尺寸小巧仅40mm*70mm，优化固定孔、防误插设计，采用四个高度为1.5mm的连接器，引脚 数量多达320Pin，将处理器全部功能引脚引出。配套底板资源丰富，不仅搭载千兆以太网、CAN-bus、摄像头、Wi-Fi&蓝牙等主流接口。 2、飞凌嵌入式FETMX6DL-S核心板 同样基于NXP i.MX6DualLite处理器设计，8层PCB沉金工艺，邮票孔连接方式电气特性和抗干扰性更佳，核心板自身即是最小系统，自带LCD接口，无需底板配合，通电即可启动和调试，降低开发难度。FETMX6DL-S核心板分为工业级与商业级两个版本，给用户提供更丰富的选择。 i.MX6ULL （注：i.MX6ULL处理器发布于2016年，供货年限15年，目前暂未延长产品生命周期） 1、飞凌嵌入式FETMX6ULL-C核心板 基于NXP i.MX6ULL处理器开发设计，采用低功耗的ARM Cortex-A7架构，运行速度高达800MHz。原生支持8路UART、2路Ethernet、2路CAN-bus总线、2路USB 2.0、LCD等常用接口。体积小巧，核心板尺寸仅40mm*29mm，并采用2mm合高的板对板连接器，将小体积、便于拆卸的优势集一身。 2、飞凌嵌入式FETMX6ULL-S核心板 同样基于NXP i.MX6ULL处理器开发设计。核心板支持工业级、宽温级和商业级三种配置，方便用户不同的选择。核心板采用8层PCB沉金工艺，具备更佳的电气特性。邮票孔封装设计，体积小巧，整板尺寸仅44mm*35mm。值得注意的是，这款核心板上率先适配了OpenHarmony 4.1，这也是业内的首个应用案例，嵌入式核心板与OpenHarmony操作系统的结合与应用，将进一步推动千行百业的数智化进程。 飞凌嵌入式推出的嵌入式智能主控产品经过精心的设计与优化，实现了功能与成本的平衡，为各类嵌入式应用提供了灵活、高效的解决方案。无论是追求高效性能的应用，还是注重成本效益的普及型项目，飞凌嵌入式的i.MX 6系列核心板都能轻松应对，助力您的项目快速开发，产品快速上市。

先说明一下，其实MPU有很多含义，我们常见的有两种： MPU： Memory Protection Unit，内存保护单元 （ 本文描述的内容 ） ； MPU： Microprocessor Unit，微处理器； 此外，可能还有人会与MPU-6050这类模块联系在一起。所以，大家不要把MPU搞混了。 为什么要使用MPU？ 如果你开发的嵌入式项目，因内存溢出，或者内存故障等一些原因，造成了重大经济损失，或者造成了重大事故，你就能体会为什么要使用内存保护单元（MPU）了。 在嵌入式系统中使用内存保护单元（MPU ） 可以在开发早期及时发现因内存而导致的Bug，节省更多开发时间。 同时，在项目后期修改Bug，或者增加功能，可以减少修改文档和测试所需的时间。 也就是说，使用MPU会避免因为修改一个bug，而引起多个bug的情况（0生1，1生万物 ）。 MPU如何实现内存保护？ 简单来说，就是保护与当前执行的代码不相关的所有数据。 拿RTOS任务A和B来说： 任务A和B不应相互交互数据 ，但是存在一个错误，任务A可能会意外地写入任务B偶尔使用的某些数据，不会影响任务A的正确操作。但是，当任务B尝试使用损坏的数据时，任务B可能会意外故障。 如果没有配置MPU来阻止任务A写入任务B的数据，则该错误可能需要很长的时间供开发人员跟踪。如果错误很小，或者如果任务B很少使用该数据，则将很难解决该bug。但是，如果使用了MPU，则该bug就会及早被发现。 在某些体系结构上，MPU甚至可以帮助你检测NULL指针引用，因为你可以设置MPU区域以防止非特权代码访问内存0x0。 应用程序中一组设计良好的MPU区域可以很好的保护重要的内存区域，以防止出现特定的问题。 一个很好的例子是通过在MPU区域的末尾放置缓冲区来防止缓冲区溢出，你还可以将任务堆栈放置在任何非特权代码都无法访问的区域。如果这样做，则每个任务必须使用自己的MPU区域之一来设置自己对自己的堆栈的访问权限。 使用MPU的好处 无论是操作系统，还是裸机系统，如果没有防止恶意访问错误内存的能力，系统将有重大安全问题，以及安全漏洞的雷区。 使用的内存保护单元（MPU）有很多优势，MPU通常允许你以特权或非特权模式运行，并使用一组“区域”来确定当前正在执行的代码是否具有访问代码和数据的权限。 每个区域都是一个连续的内存块，具有该内存的一组权限，特权和非特权访问。与非特权代码的子集相比，特权代码往往可以访问大部分（但不是全部）内存。 在整个系统运行时中，这些区域不必相同。MPU区域可以根据每个任务进行修改，每个任务可以具有自己独特的区域集，这些区域在任务移至运行状态时进行配置。 这使你可以仅对需要代码和数据的任务设置访问权限，利用MPU的嵌入式操作系统将在每次上下文切换期间管理每个任务的区域和特权级别。 比如设置RTOS两个任务不同的内存保护区域： 上面这张图，大家都能看懂吧？Flash和内存区域被分别设置保护。 两个全局保护区域：Flash开头、RAM开头； 在Flash中，一部分仅限任务1访问，这部分不能被任务访问；同时，在Flash另外区域，仅限任务2访问，不能被任务1访问。如果这两部分区域被对方访问，则会生成生成MPU故障。 在RAM区域，同一部分区域，一个只能被读，一个只能被写入，如果不按约定操作，同样也会生产MPU故障。 什么时候不使用MPU？ 通常有两种情况可以不使用处理器上的MPU功能： 一个简单的项目 一个对性能至关重要的项目 第1个很简单：一个非常简单的应用程序基本上没必要使用MPU，反而增加了系统的复杂性。不设置内存保护，RAM和外围设备的MPU区域，你自己一眼就能找到bug。 第2个对性能要求高的项目：在上下文切换时，设置内存保护，堆栈那些操作，有可能影响系统的实时性，从而导致系统异常。这个需要结合项目实际情况考虑用，还是不用MPU功能。 关注公众号“优特美尔商城”，获取更多电子元器件知识、电路讲解、型号资料、电子资讯，欢迎留言讨论。

1.测试对象 HD-G2L-IOT基于HD-G2L-COREV2.0工业级核心板设计，双路千兆网口、双路CAN-bus、2路RS-232、2路RS-485、DSI、LCD、4G/5G、WiFi、CSI摄像头接口等，接口丰富，适用于工业现场应用需求，亦方便用户评估核心板及CPU的性能。 HD-G2L-CORE系列工业级核心板基于RZ/G2L微处理器配备Cortex®-A55(1.2GHz)CPU、16位DDR3L/DDR4接口、带ArmMali-G31的3D图形加速引擎以及视频编解码器(H.264)。此外，这款微处理器还配备有大量接口，如摄像头输入、显示输出、USB2.0和千兆以太网，因此特别适用于入门级工业人机界面(HMI)和具有视频功能的嵌入式设备等应用。 图1.1HD-G2L-IOT  2.测试目的 MPU（MicroprocessorUnit，微处理器单元）是嵌入式系统中最常用的处理器之一，它具有计算能力和控制能力，广泛应用于各种嵌入式系统中，例如智能手机、平板电脑、汽车电子、工业自动化、智能家居等等。 对MPU进行压力测试的目的是为了评估其性能和稳定性，以确保其能够在各种情况下正常运行。在压力测试过程中，会模拟各种场景和负载，例如高并发访问、大量数据处理、频繁的IO操作等，以测试MPU在高负载下的响应速度、处理能力、稳定性和可靠性等方面的表现。 通过压力测试，可以发现MPU在极限负载下的表现，为开发人员和测试人员提供重要的性能数据和反馈，以改进系统设计、优化代码和测试策略，从而提高MPU的性能和稳定性，确保系统在各种情况下的高效运行。 该报告适用于CPU/GPU/VPU负载50%以上的压力测试（72小时以上）。  2.1 测试结果 经过超过72小时的MPU压力测试，主要针对CPU、GPU、VPU负载达到50%以上的情况进行测试。测试结果显示，在持续高强度负载下，系统整体表现稳定，无明显卡顿或崩溃现象，CPU、GPU、VPU负载水平均能够保持在稳定的水平。测试结果表明，系统能够在长时间高负载的工作环境下保持可靠性和稳定性，具有较高的抗压能力。 3.测试原理 3.1.1 CPU负载 使用C语言编写模拟CPU压力测试程序，通过命令行参数指定CPU的负载率，并在一定的时间跨度内持续运行，以模拟CPU的高负载状态。程序通过使用循环和休眠来控制CPU的负载率，并在循环中通过获取当前时间戳来计算CPU的使用时间和空闲时间。程序会一直持续运行，直到手动终止。其评估板运行CPU压力测试程序后如所示。 图3.1演示程序 该程序需要在空闲的机器上运行才能精确的获取到设置的CPU负载率，如果有其他占用CPU的进程在运行则实际的利用率会比设定值要高，所以与实际设置的CPU负载率存在一定的误差。 3.1.2 GPU/VPU负载 通过死循环脚本不断播放格式为.mp4的视频。 图3.2GPU负载 3.2 硬件准备 HD-G2L-IOT评估板、HD-G2L-COREV2.0核心板、网线、Type-c数据线、12V电源适配器、UART模块、电容屏、电脑主机。 3.3 测试环境 图3.3测试环境 3.4 开始MPU负载测试 根据测试目的，运行测试程序，将CPU负载率设置为70%，外接电容屏播放视频并持续运行72小时以上。 图3.4 图3.5视频播放 如图3.4所示，运行CpuStress程序设置负载率为70%：先检测是否存在CpuStress进程，若有则杀掉进程，随后根据用户输入时间校准评估板时间，最后输入测试时长（秒）开始MPU负载测试并持续显示当前CPU负载率在屏幕，若达到测试时长则自动结束测试。  3.5 结束MPU负载测试 图3.6测试结果 图3.7视频播放 如图3.6所示，CpuStress程序在运行了72小时30分钟后结束运行，并显示测试完成，在此测试期间，持续高强度负载下，系统整体表现稳定，无明显卡顿或崩溃现象，CPU、GPU、VPU负载水平均能够保持在稳定的水平。测试结果表明，系统能够在长时间高负载的工作环境下保持可靠性和稳定性，具有较高的抗压能力。 4.关于HD-G2L-IOT 4.1 硬件参数 HD-G2L-IOT板载的外设功能： 集成2路10M/100M/1000M自适应以太网接口 集成Wi-Fi 集成2路RS-232接口 集成2路RS-485接口 集成2路CAN-bus接口 集成2路USBHost 集成1路USB扩展4G模块接口（集成SIM卡接口） 集成1路USB扩展5G模块接口（集成SIM卡接口） 支持1路TF卡接口 支持液晶显示接口（RGB信号） 支持4线电阻触摸屏与电容屏接口 1路MIPIDSI接口 1路摄像头接口（MIPICSI） 支持音频（耳机、MiC、SPK） 支持实时时钟与后备电池 支持蜂鸣器与板载LED 支持GPIO 1路TTL调试串口 直流+12V电源供电（宽压9~36V） HD-G2L-CORE核心板硬件资源参数： 注：受限于主板的尺寸与接口布局，核心板部分资源在IoT底板上以插针方式引出。