作為行業(yè)前十的半導(dǎo)體公司，恩智浦為智能手表提供了多種芯片組合。在市面上多代手表和手環(huán)上都已經(jīng)成功量產(chǎn)了 NFC 讀卡芯片、安全加密芯片、電源管理芯片和 WIFI、藍牙芯片。隨著最新的跨界微控制器 i.MX RT500 的推出，在主控制器上也有了新的突破。

智能手表系統(tǒng)框圖

i.MX RT500 瞄準智能運動手表的幾大痛點，例如：

更炫的顯示特性

更高性能的內(nèi)存

DSP 實現(xiàn)音頻播放功能

更多高性能外設(shè)

以及和藍牙配合實現(xiàn)語音通話功能等。

接下來針對這些功能特點逐一介紹：

i.MX RT500 使用了 28nm FD-SOI 耗盡型絕緣硅工藝的產(chǎn)品。

FD-SOI 的優(yōu)勢在于在提升處理器主頻性能的同時，盡可能控制功耗。在半導(dǎo)體技術(shù)中，高性能和低功耗是很難兼得的。FD-SOI 通過特殊工藝，實現(xiàn)較完美的平衡。

在 i.MX RT500 里有兩個主要的處理單元：一個 200MHz 的 Cortex M33，一個 200MHz 的 Cadence Fusion DSP。

Arm 內(nèi)核大家都很熟悉，這里介紹一下 Fusion DSP。

Fusion DSP 是 Cadence Tensilica 家族的 DSP，F(xiàn)usion DSP 是針對低功耗 Sensor Fusion 等應(yīng)用設(shè)計的。在 Tensilica 家族里還有諸如 HIFI 4 DSP，它是更高性能的 DSP，在恩智浦的另一款 RT 的產(chǎn)品（i.MX RT600）中用到了它。

在 i.MX RT500 里，集成了多達 5MB 的 SRAM。

除了處理單元外，存儲器架構(gòu)對芯片的性能也有很大影響。

通常來說，大 SRAM 是非常耗電的。但在 i.MX RT500 里，即使這么大的 RAM，通過恩智浦工程師對電路結(jié)構(gòu)的改良，也可以做到較低的功耗。

當(dāng)然，大 RAM 更重要的好處在于，設(shè)計人員可以省去外部靜態(tài)和動態(tài) RAM，能在 i.MX RT500 內(nèi)部存儲器上預(yù)存較多的圖形文件，實現(xiàn)高性能的圖形顯示界面。

在圖形顯示接口方面，i.MX RT500 支持 MIPI-DSI。

MIPI-DSI 接口需要較少的引腳數(shù)目，在連接器體積和布線難度上都具有優(yōu)勢，而廣泛應(yīng)用于手機和手表屏幕，是智能手表的主流選擇。

此外，在 i.MX RT500 里還集成了 2.5D 的 GPU 加速單元。

GPU 加速單元的好處是能提供更炫的顯示效果，并更高效地完成諸如圖形縮放、旋轉(zhuǎn)、傾斜、圖層疊加、混合等顯示效果。

i.MX RT500 智能手表案例

對于智能手表，i.MX RT500 可以被用于兩種不同的系統(tǒng)框架。

第一種是把 i.MX RT500 當(dāng)作主控芯片。

這種系統(tǒng)對應(yīng)了典型的運動手表。i.MX RT500 的主要特點是在低功耗的情況下，用 MIPI-DSI 驅(qū)動彩屏、通過 DMIC 處理語音信號、通過 I2S 或者 PCM 驅(qū)動聲音輸出；如果內(nèi)部 5MB RAM 不夠的話，可外擴 PSRAM 提升系統(tǒng)整體性能；與 i.MX RT500 連接的藍牙等無線連接，也可以用于從智能手機接收信號，并盡量把手機上的功能下沉到 i.MX RT500 來執(zhí)行。

第二種是把 i.MX RT500 當(dāng)作 Sensor Fusion 協(xié)處理器。

在這種系統(tǒng)中，通常手機芯片作為主控芯片，驅(qū)動顯示器和無線連接。i.MX RT500 的主要職責(zé)是管理傳感器、麥克風(fēng)、揚聲器，并盡可能將應(yīng)用處理器處于低功耗或者關(guān)閉模式，以延長電池使用時間。

恩智浦已與多家軟硬件合作伙伴一起，為 i.MX RT500 提供廣泛支持，包括無線連接，外擴存儲器配置，軟件算法語音前端、關(guān)鍵字喚醒，以及圖形化 GUI。

i.MX RT500 GPU 支持矢量、標量、圖像的渲染，支持顯示屏接口和 MIPI-DSI 接口，高達 5MB 的內(nèi)存可以作為顯示內(nèi)存或輸出緩沖使用，在 400*400 像素，24 位色的 MIPI 屏上，平均渲染速度可以達到 50FPS。

NXP 提供 OpenVG 標準兼容的 API 接口 Vglite 和 16 個 GPU 例程供用戶參考。從手表的應(yīng)用為例，GPU 對手表的指針旋轉(zhuǎn)，表盤縮放，背景變化，主題切換等效果，都能達到很好的性能。

在高性能 MCU 上實現(xiàn)更炫的彩屏顯示也是智能手表的痛點之一。除了恩智浦自身支持的 FreeRTOS，和 emWin、LittleVGL 等 GUI 外，恩智浦也已經(jīng)和國內(nèi)外一些主流的第三方 RTOS 和 GUI 公司合作，提供針對表盤的圖形方案，如 Micro-EJ，Embedded Wizard，以及國內(nèi)的 AWTK 和 RT Thread 的柿餅 UI 等。

作為一款基于 Arm 內(nèi)核和 DSP 內(nèi)核的微控制器，開發(fā)人員可以使用恩智浦免費的 MCUXpresso、第三方 IAR 或者 KEIL 工具進行 Arm 相關(guān)的開發(fā)；Cadence 也提供 Xtensa Xplorer，作為對 Fusion DSP 的開發(fā)工具。
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