i.MX8 硬件平台

本专栏基于恩智浦半导体 i.MX 8M 应用处理器的 MCIMX8M-EVK 评估套件修改而来的硬件平台进行开发。大部分电路兼容 MCIMX8M-EVK 评估套件,有差别的部分会在具体驱动开发中提供局部电路图进行说明,对于 Linux 开发来说,思路和开发过程是通用的。

下面对 MCIMX8M-EVK 板和 i.MX8 处理器做一个简单地介绍,帮助大家快速了解 i.MX8 家族和 MCIMX8M-EVK 的硬件概况。

i.MX8 系列概述

i.MX 8 系列应用处理器是一种功能和性能可扩展的多核平台,包括基于 Arm® Cortex® 架构的单核、双核和四核系列产品,提供基于 Cortex-A72 + Cortex-A53、Cortex-A35、Cortex-M4 和 Cortex M7 组合的解决方案,适用于高级图形、成像、机器视觉、音频、语音、视频和安全关键应用。

  • MIMX8MM:1核
  • MIMX8MD:2核
  • MIMX8MQ:4核

i.MX 8M

i.MX 8M 系列应用处理器基于 Arm® Cortex®-A53 和 Cortex-M4 内核,具有业界领先的音频、语音和视频处理功能,适用于从消费家庭音频到工业楼宇自动化及移动计算机等广泛应用。

功能特性

  • 2 核或 4 核 Cortex-A53,加 1 个 Cortex-M4F 协处理器
  • DDR:32-bit/16-bit LPDDR4/DDR4/DDR3L
  • GPU:3D, 2D (4 shaders) – OpenGL® ES 2.0/3.0/3.1, Vulkan®, OpenCL™ 1.2
  • 显示接口:1 路 MIPI-DSI, HDMI 2.0a Tx (ARC) + eDP
  • 视频解码:4Kp60 HEVC H.265, VP9, H.264
  • 音频接口:6 路 SAi (10Tx + 14Rx external 12S lanes)
  • 摄像头接口:2 路 MIPI-CSI (4-lanes each)
  • 2 路 USB3.0 Type C
  • 2 路 PCle 2.0
  • 1 路 Gigabit Ethernet
  • 2 路 SDIO/eMMC

i.MX 8M Mini

i.MX 8M Mini 是恩智浦首款嵌入式多核应用处理器,采用先进的 14LPC FinFET 工艺技术构建,提供更快的速度和更高的电源效率。凭借商业和工业级认证以及恩智浦产品长期供货计划的支持,i.MX 8M Mini 家族可用于任何通用工业和物联网应用。

功能特性

  • 1 核、2 核或 4 核 Cortex-A53,加 1 个 Cortex-M4F 协处理器
  • DDR:32-bit/16-bit LPDDR4/DDR4/DDR3L
  • GPU:3D, 2D (1 shader) OpenGL® ES 2.0 / 1080p media UI
  • 显示接口:1 路 MIPI-DSI
  • 视频解码:1080p60 HEVC H.265, VP9, H.264, VP8
  • 视频编码:1080p60 H.264, VP8
  • 音频接口:5 路 SAi (12Tx + 16Rx external 12S lanes), DSD512, PDM input
  • 摄像头接口:1 路 MIPI-CSI (4-lanes)
  • 2 路 USB2.0
  • 1 路 PCle 2.0
  • 1 路 Gigabit Ethernet
  • 3 路 SDIO/eMMC

i.MX 8M Nano

i.MX 8M Nano 采用与 i.MX 8M Mini 引脚和软件兼容的封装,多个应用可利用一个系统设计,从而显着节省系统成本。采用成熟先进的 14LPC FinFET 工艺技术打造,继续为主流嵌入式市场带来高性能和功效。

功能特性

  • 1 核、2 核或 4 核 Cortex-A53,加 1 个 Cortex-M7 协处理器
  • DDR:16-bit LPDDR4/DDR4/DDR3L
  • GPU:3D GPU (2x shader, OpenGL®ES 3.1, OpenCL™ 1.2, Vulkan®)
  • 显示接口:1 路 MIPI-DSI
  • 音频接口:5 路 SAI (10Tx + 10Rx external I2 S lanes); DSD512; ASRC
  • 摄像头接口:1 路 MIPI-CSI
  • 1 路 USB 2.0
  • 3 路 SDIO/EMMC
  • 1 路 Gigabit Ethernet

i.MX 8X

i.MX 8X 系列扩展了 i.MX 8 系列,包含 i.MX 8 高端系列的常见子系统和架构,通过引脚兼容实现无与伦比的性价比可伸缩性和最高水平的软件复用。i.MX 8X 系列处理器高度集成,可支持图形、视频、图像处理和语音功能,能够满足安全认证和高能效方面的需求。适合的应用包括工业自动化和控制、HMI、机器人、楼宇控制、汽车仪表盘、视频/音频、车载信息娱乐系统和车载信息服务等。

功能特性

  • 4 核 Cortex-A35,加 1 个 Cortex-M4F 协处理器
  • 带 Tensilica® HiFi 4 DSP
  • DDR:32-bit DDR3L (ECC option)/32-bit LPDDR4 (no ECC)
  • GPU:1 x GC7000Lite
  • VPU:4k h.265 dec, 1080p h.264 enc/dec
  • 2 路 Gigabit Ethernet with AVB
  • USB with PHY:1 路 USB 3.0 (can be used as USB 2.0) 和 1 路 USB 2.0

i.MX 8

i.MX 8 应用处理器家族内置高级媒体处理,安全的域分区以及创新的构想处理,将彻底改变多显示器,汽车应用,工业系统,视觉,HMI 以及单板计算机。

功能特性

  • 1 核或 2 核 Cortex-A72,4 核 Cortex A-53,加 2 个 Cortex-M4F
  • 带 Tensilica® HiFi 4 DSP
  • DDR:LPDDR4-1600
  • GPU:16 Vec4-Shader GPU (32 compute units OpenGL* ES 3.2 and Vulkan* Support Hardware Tessellation and Geometry Shading)
  • VPU:4k H.265 解码,1080 p H.264 编/解码
  • 2 路 Gigabit Ethernet with AVB
  • 1 路 USB 3.0,2 路 USB 2.0 with PHY

安全认证特性

  • Fast multi-OS platform deployment via advanced full-chip hardware virtualization and domain protection
  • Deploy rich, fully-independent graphics content across 4x HD screens or 1x 4K screen
  • Ensure all displays are always-on via SafeAssure® Fail-over capable Display Controllers
  • Recognition interactivity via a powerful vision pipeline and audio processing subsystem
  • Rapidly deploy multiple products by utilizing pin & power compatible packages and software friendly copy-exact IP blocks
  • Android™, Linux®, FreeRTOS™, QNX™, Green Hills®, Dornerworks XEN™
  • Automotive AEC-Q100 Grade 3 (-40° to 125° C Tj), Industrial (-40° to 105° C Tj), Consumer (-20° to 105° C Tj)
  • Fully supported on NXP’s 10 and 15-year Longevity Program

i.MX8M Plus

i.MX8M Plus 系列拥有4个 Cortex-A53 和 Cortex-M7 内核,具有神经处理单元(NPU),最高可运行 2.3TOPS,目标应用于机器学习和视觉、高级多媒体以及具有高可靠性的工业物联网,可满足智能家庭、智慧楼宇、智慧城市和工业 4.0 应用的需求。

小结

可以看到 i.MX8 系列应用处理非常强大,都是采用多核异构的处理器架构,意味着可以在上面运行多个操作系统,兼顾高性能和实时性,全面覆盖工业控制、物联网、仪器仪表、智能家居、楼宇智能、汽车等领域场景。

MCIMX8M-EVK 板

接下来,再具体看看本专栏所基于的 MCIMX8M-EVK 板的硬件情况。

Tips:相关的资料手册可以点击 这里,在 Design Resources 栏找到并下载。

8M Quad 处理器

我使用的测试平台处理器型号是 MIMX8MQ6CVAHZAB,对应 Data Sheet 是 IMX8MDQLQIEC。

与官方 MCIMX8M-EVK 板的 MIMX8MQ6DVAJZAA 的尺寸封装是一样的。区别在于 MIMX8MQ6DVAJZAA 是商业级的(Consumer),主频最高达 1.5 GHz,工作温度为 0\~95℃;而 MIMX8MQ6CVAHZAB 是工业级的(Industrial)的最高主频为 1.3 GHz,工作温度为 -40\~105℃。

命名规则是这样的,大家有个印象就可以了,对于软件开发来说没有区别。

芯片内部框图

8M Quad 处理器芯片结构框图如下所示。

模块列表

这里列出一下 IMX6MQ 的一些主要控制器和外设接口,具体请看数据手册。

  • 6 组 GPIO
  • 6 组通用定时器
  • 4 路 I2C
  • 3 路 SPI
  • 4 路 PWM
  • 1 路 QSPI
  • 6 路 SAI
  • 4 路 UART
  • 2 路 PCIe
  • 2 路带 PHY 的 USB 3.0/2.0
  • 1 个 VPU 视频处理单元
  • 1 个 GPU 图像处理单元
  • 另外还有 HDMI、LCDIF、MIPI CSI、MIPI DSI 等接口

接下来的专栏文章也将围绕着这些模块进行具体的开发。

板载资源

下表是 i.MX 8M EVK 的板载资源介绍。

针对我们的应用场景,我们做了一些改动,去掉了音频部分,增加了 4G 模块、LoRa 模块和 SATA 存储,以及一个集成 SPI 和 UART 的特定用途的扩展接口。因此,本专栏计划暂时不介绍音频部分的开发,待其他模块介绍完毕再考虑增加。

好啦,关于 i.MX8 系列处理器和 i.MX8MQ-EVK 板的介绍就先到这里了。下一节我们将使用 Yocto 工具构建并启动我们的 Linux 系统。

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