Der RA8P1 ist für Edge- und Endpunkt-KI-Anwendungen optimiert und nutzt die Ethos-U55 NPU, um rechenintensive Operationen in Convolutional Neural Networks (CNNs) und Recurrent Neural Networks (RNNs) von der CPU auszulagern. Er erreicht bis zu 256 MACs pro Taktzyklus und 256 GOPS bei 500 MHz. Die neue NPU unterstützt weit verbreitete Netzwerke wie DS-CNN, ResNet, MobileNet TinyYolo und viele weitere. Je nach verwendetem neuronalen Netzwerk ermöglicht die Ethos-U55 bis zu 35-mal mehr Inferenzvorgänge pro Sekunde als ein Cortex-M85-Prozessor allein.
Die RA8P1-Mikrocontroller werden im 22ULL-Verfahren (22 nm, extrem geringe Leckstromdichte) von TSMC gefertigt, was eine extrem hohe Leistung bei sehr niedrigem Stromverbrauch ermöglicht. Dieses Verfahren erlaubt zudem den Einsatz von magnetoresistivem RAM (MRAM), das in die neuen Mikrocontroller integriert ist.
MRAM bietet im Vergleich zu Flash-Speicher höhere Schreibgeschwindigkeiten sowie eine längere Lebensdauer und Datenspeicherung. Die Nachfrage nach leistungsstarken AIoT-Anwendungen für Peripheriegeräte wächst explosionsartig.
Renesas hat dedizierte Peripheriegeräte, großzügigen Speicher und fortschrittliche Sicherheitsfunktionen integriert, um KI-Anwendungen für Sprach- und Bildverarbeitung sowie Echtzeitanalysen zu unterstützen. Für KI-Anwendungen im Bildverarbeitungsbereich ist eine 16-Bit-Kameraschnittstelle (CEU) integriert, die Sensoren mit bis zu 5 Megapixeln unterstützt und somit den Einsatz von Kameras und anspruchsvollen KI-Anwendungen ermöglicht. Eine separate MIPI-CSI-2-Schnittstelle bietet eine Schnittstelle mit geringer Pin-Anzahl und zwei Lanes, die jeweils bis zu 720 Mbit/s unterstützen. Zusätzlich unterstützen mehrere Audioschnittstellen, darunter I2S und PDM, Mikrofoneingänge für KI-Sprachanwendungen.
Der RA8P1 bietet sowohl integrierte als auch externe Speicheroptionen für eine effiziente Verarbeitung neuronaler Netze mit geringer Latenz. Der Mikrocontroller verfügt über 2 MB SRAM zum Speichern von Zwischenaktivierungen oder Grafik-Framebuffern. Zusätzlich steht 1 MB integrierter MRAM für Anwendungscode und zum Speichern von Modellgewichten oder Grafikressourcen zur Verfügung. Für größere Modelle sind Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen für externen Speicher erhältlich. Für anspruchsvollere KI-Anwendungen sind außerdem SIP-Optionen mit 4 oder 8 MB externem Flash-Speicher in einem einzigen Gehäuse verfügbar.
Renesas hat RUHMI (Renesas Unified Heterogenous Model Integration) vorgestellt, eine umfassende Entwicklungsumgebung für Mikrocontroller (MCUs) und Mikroprozessoren (MPUs). RUHMI ermöglicht die effiziente Implementierung neuester neuronaler Netzwerkmodelle unabhängig von der jeweiligen Umgebung. Es optimiert Modelle, quantisiert sie, kompiliert und konvertiert Graphen und generiert effizienten Quellcode. RUHMI bietet native Unterstützung für Machine-Learning-Frameworks wie TensorFlow Lite, PyTorch und ONNX. Darüber hinaus stellt es die notwendigen Tools, APIs, einen Codegenerator und eine Laufzeitumgebung für die Bereitstellung vortrainierter neuronaler Netze bereit, inklusive sofort einsatzbereiter Anwendungsbeispiele und für RA8P1 optimierter Modelle. RUHMI ist in die Renesas e2 Studio IDE integriert und ermöglicht so eine nahtlose KI-Entwicklung. Diese Integration schafft eine gemeinsame Entwicklungsplattform für MCUs und MPUs.
Die RA8P1-Mikrocontroller bieten modernste Sicherheit für unternehmenskritische Anwendungen. Renesas' neue Security IP (RSIP-E50D) umfasst zahlreiche kryptografische Beschleuniger, darunter CHACHA20, Ed25519, NIST-ECC-Kurven bis zu 521 Bit, erweitertes RSA bis zu 4K, SHA2 und SHA3. In Kombination mit Arm TrustZone® bietet sie umfassende, vollständig integrierte Funktionen ähnlich einem sicheren Element. Die neuen Mikrocontroller bieten zudem einen robusten Hardware-Root of Trust und sicheren Start mit dem First Stage Boot Loader (FSBL) auf unveränderlichem Speicher. Decrypt-on-the-fly (DOTF)-XSPI-Schnittstellen ermöglichen das Speichern verschlüsselter Code-Images im externen Flash-Speicher und deren Entschlüsselung während der sicheren Übertragung zur Ausführung an den Mikrocontroller.
Renesas bietet eine breite Palette benutzerfreundlicher Tools und Lösungen für RA8P1-Mikrocontroller, darunter das Flexible Software Package (FSP), Evaluierungskits und Entwicklungswerkzeuge. FreeRTOS, Azure RTOS und Zephyr. Um die Markteinführungszeit zu verkürzen, stehen verschiedene Beispielprojekte und Anwendungshinweise von Renesas zur Verfügung. Darüber hinaus bietet Renesas zahlreiche Partnerlösungen für die Entwicklung mit RA8P1-Mikrocontrollern, darunter eine Controller-Überwachungslösung von Nota.AI und eine Lösung zur Verkehrs- und Fußgängerüberwachung von Irida Labs. Weitere Lösungen finden Sie auf der Seite „Renesas RA Partner Ecosystem Solutions“.
Hauptmerkmale der RA8P1 MCU-
Prozessoren: Arm Cortex-M85 mit 1 GHz, Ethos-U55 mit 500 MHz, Arm Cortex-M33 mit 250 MHz (optional)
Speicher: 1 MB/512 KB On-Chip-MRAM, 4 MB/8 MB optionaler externer SIP-Flash, 2 MB SRAM mit vollem ECC-Schutz, 32 KB I/D-Cache pro Kern
Grafikperipheriegeräte: Grafik-LCD-Controller mit Unterstützung für Auflösungen bis zu WXGA (1280 x 800), RGB-Display und parallele MIPI-DSI-Schnittstellen, leistungsstarke 2D-Zeichen-Engine, parallele 16-Bit-MIPI-CSI-2- und CEU-Kameraschnittstellen, 32-Bit-Schnittstelle für externen Speicherbus (SDRAM und CSC)
Weitere Peripheriegeräte: Gigabit-Ethernet- und TSN-Switch, XSPI (oktales SPI) mit XIP und DOTF, SPI, I2C/I3C, SDHI, USBFS/HS CAN-FD, PDM und SSI-Audioschnittstellen 16-Bit-ADC mit Sample-and-Hold-Schaltung, DAC, Komparatoren, Temperatursensor, Timer. Sicherheit: Fortschrittliche RSIP-E50D-Kryptografie-Engine, TrustZone, unveränderlicher Speicher, sicherer Start, Manipulationsschutz, Schutz vor DPA/SPA-Angriffen, sicheres Debugging, sichere Werksprogrammierung, Lebenszyklusmanagement.
Gehäuse: 224BGA, 289BGA
Verfügbarkeit: Die RA8P1-Mikrocontroller sind ab sofort erhältlich. Renesas bietet außerdem ein RA8P1-Evaluierungskit.
Muster und Kits können auf der Renesas-Website oder über Vertriebspartner bestellt werden.
