Embedded-Lösungen

Von der ersten Idee bis zur Serienproduktion – 
Ihr MCU / MPU Comparison – Smart Display Platforms

Übersicht der Plattformen, die wir aktuell für unsere Embedded-Lösungen einsetzen, mit Fokus auf Klasse (MCU/MPU), Preis, Software-Entwicklung, Display-Protokolle, maximale Auflösung und Boot-Zeit. Auflösungs- und Preiswerte sind praxisnahe Richtwerte und hängen von Konfiguration, Framebuffer-RAM und Panel ab. Technische Details zu jeder Plattform folgen in den Kapiteln darunter.

Plattform-Details

Die Auswahl der passenden Plattform für ein Smart Display verbindet viele Variablen: Auflösung und Touch-Verhalten, Reaktionszeit, Funk- und Schnittstellenanforderungen, Stückkosten und Langzeitverfügbarkeit hängen alle zusammen. Mit jeder der folgenden Plattformen verfügen wir über praktische Erfahrungen aus realisierten Projekten inklusive Display- und Touch-Treiber, Bootloader, OTA-Update und der UI-Stacks wie LVGL, TouchGFX, Qt oder Chromium. Sie definieren die Anforderungen Ihrer Anwendung – wir liefern die Plattform-Wahl und die fertige Hardware-/Software-Lösung.

PlattformKlasseSW-EntwicklungDisplay-ProtokolleMax. AuflösungBootzeit
ESP32-P4MCUFreeRTOS / Baremetal, LVGLMIPI-DSI, parallel RGBbis 1080p< 1 s
STM32H7xxMCURTOS / Baremetal, TouchGFX, LVGLparallel RGB, MIPI-DSIbis 1080p< 1 s
STM32U5xxMCURTOS / Baremetal, TouchGFX, LVGLparallel RGB, MIPI-DSIbis 720×1280< 1 s
RPi CM5MPULinuxMIPI-DSI, HDMI2× 4Kp60mehrere Sekunden
Radxa CM3JMPULinux / AndroidMIPI-DSI, LVDS, HDMIbis 4Kmehrere Sekunden
Toradex Verdin iMX8M PlusMPULinux / AndroidMIPI-DSI, LVDS, HDMIbis 4Kp30mehrere Sekunden

Der leistungsstärkere Nachfolger des ESP32-S3 – RISC-V Dual-Core mit höherem Takt, MIPI-DSI-Display-Interface und Hardware-Beschleunigern für 2D-Grafik, JPEG und H.264. Damit deckt der ESP32-P4 HMI-Klassen ab, die sonst nur mit einem Linux-MPU sinnvoll umsetzbar wären – ohne den Schritt in die MPU-Welt.

Stärken

MIPI-DSI bis 1080p direkt aus dem Chip – ohne externe Display-Bridge

Pixel-Processing-Accelerator und Video-Decoder entlasten die CPU bei Animationen und Video-Wiedergabe

Bis 32 MB PSRAM unterstützen grosse Framebuffer und mehrlagige UIs (LVGL)

Boot < 1 s – das Smart Display ist sofort bedienbar, ohne Splash-Screen-Kosmetik

 

Klasse
MCU
CPU / Takt 2× RISC-V, 400 MHz (+LP 40 MHz)
Interner RAM (Framebuffer)MIPI-DSI (2-lane), parallel RGB (+ div. industry interfaces)
Display-SchnittstellenMIPI-DSI (2-lane), parallel RGB (+ div. industry interfaces)
Max. Auflösungtyp. 1024×600 / 800×1280 (bis 1080p)
Grafik-BeschleunigungPPA (2D), JPEG, H.264-Encoder
SW-ModellFreeRTOS / Baremetal (ESP-IDF), LVGL
Boot-Zeit< 1 s
KonnektivitätKein Funk; USB
Typische Applikationanspruchsvolle MCU-HMI, Multimedia-Smart-Display

Etablierter Cortex-M7 von STMicroelectronics – sehr hoher Takt, Industrie-typische Peripherie und das langjährig gepflegte STM32-Ökosystem. Traditionell die erste Wahl für anspruchsvolle, TouchGFX-getriebene Premium-HMIs in Industrie- und Medizingeräten, wo Echtzeit, Zertifizierbarkeit und planbare Roadmap zählen.

Stärken

Cortex-M7 mit bis zu 600 MHz und deterministischer Echtzeit – ohne Linux-Scheduler-Jitter

TouchGFX als integraler Bestandteil des STM32-Ökosystems – Tooling, Demos und PC-Simulator out-of-the-box

Industrie-Peripherie an Bord: Ethernet-MAC, CAN-FD, mehrere SPI/I²C, ADC-Klassen für Mess-Anwendungen

ST garantiert lange Verfügbarkeit – wichtig für Medizin- und Industrie-Designs mit langem Lebenszyklus

H7R-Variante mit NeoChrom-GPU – ermöglicht moderne, animierte UIs ohne MPU-Stromverbrauch

 

Klasse
MCU
CPU / Takt Cortex-M7, bis 480–600 MHz
Interner RAM (Framebuffer)~128 KB–1.4 MB SRAM (mit ext. RAM-Interface)
Display-Schnittstellenparallel RGB, MIPI-DSI (ausgew. Typen, 2-lane) (+ div. industry interfaces)
Max. AuflösungTyp. 1280×800 (bis 1080p)
Grafik-BeschleunigungChrom-ART (DMA2D); NeoChrom GPU auf H7R7
SW-ModellRTOS / Baremetal (TouchGFX, LVGL)
Boot-Zeit< 1 s
KonnektivitätEthernet-MAC (PHY extern); kein Funk
Typische Applikationanspruchsvolle MCU-HMI, Multimedia-Smart-Display, TouchGFX

Ultra-Low-Power-Variante der STM32-Familie auf Cortex-M33-Basis. Wenn Akku- oder Energy-Harvesting-Betrieb zwingend ist und trotzdem ein modernes Display erwartet wird, ist der U5 die natürliche Wahl – die High-End-Varianten (U5F9/U5G9) bieten zusätzlich MIPI-DSI und 2D-GPU für animierte UIs.

Stärken

Architekturbedingt sehr tiefe Stromaufnahme – ausgelegt auf Batterie-Lebensdauer im Bereich Jahre statt Wochen

Cortex-M33 mit TrustZone und ST-Sicherheitsfeatures – Basis für vernetzte und zertifizierungspflichtige Geräte

High-End-Varianten (U5F9/U5G9) mit MIPI-DSI und NeoChrom-GPU für ansprechende Animationen

TouchGFX und langjährige STM32-Roadmap – gleiche Toolchain wie H7-Familie, einfacher Wechsel je nach Energie-Budget

 

Klasse
MCU
CPU / Takt Cortex-M33, 160 MHz (ULP)
Interner RAM (Framebuffer)bis 2.5–3 MB SRAM (mit ext. RAM-Interface)
Display-Schnittstellenparallel RGB + MIPI-DSI (2-lane) – nur High-End U5F9/U5G9 (+ div. industry interfaces)
Max. Auflösung~480×480 / 800×480 / 720×1280
Grafik-BeschleunigungNeoChrom GPU2D + Chrom-ART (High-End)
SW-ModellRTOS / Baremetal (TouchGFX, LVGL)
Boot-Zeit< 1 s
Konnektivitätkein Funk; USB
Typische Applikationbatteriebetriebene / Ultra-Low-Power-HMI, Wearables

Die Nachfolgegeneration des CM4 mit Cortex-A76 bei 2,4 GHz und VideoCore-VII-GPU bietet eine deutlich höhere Rechen- und Grafikleistung sowie 4Kp60 auf bis zu zwei HDMI-Ausgängen. Wenn der CM4 an seine Leistungsgrenzen stösst oder hochauflösende Multi-Display-Anwendungen gefragt sind, ist der CM5 die konsequente Weiterentwicklung.

Stärken

Deutlicher Leistungssprung gegenüber dem CM4 – selbst komplexe Webanwendungen und 3D-Benutzeroberflächen laufen flüssig

2× HDMI 2.0 mit gleichzeitiger 4Kp60-Ausgabe sowie 2 x 4-lane-MIPI-Schnittstellen mit DSI/CSI-2-Unterstützung bieten hohe Flexibilität für Multi-Display-Konfigurationen

Gleicher kompakter Compute-Module-Formfaktor von 55 x 40 mm, ideal für Embedded-Anwendungen und kundenspezifische Carrier-Board-Designs

Bis zu 16 GB LPDDR4_SDRAM bieten grosszügige Leistungsreserven für anspruchsvolle Linux-Anwendungen

Gleiche Toolchain und Distributionspflege wie beim CM4 – softwareseitig ist kein Plattformwechsel erforderlich

 

Klasse
MPU
CPU / Takt 4× Cortex-A76, 2.4 GHz (BCM2712)
Interner RAM (Framebuffer)2–16 GB LPDDR4X
Display-Schnittstellen2× MIPI-DSI, 2× HDMI (4Kp60) (+ div. industry interfaces)
Max. Auflösung2× 4Kp60
Grafik-BeschleunigungVideoCore VII GPU
SW-ModellLinux
Boot-Zeitmehrere Sekunden (optimierbar)
KonnektivitätGbE; WiFi/BT (Variante)
Typische ApplikationHigh-End-GUI, Multimedia, Browser-HMI

Pin-kompatibles Industrie-Modul zum Raspberry Pi CM4 von Radxa auf Rockchip RK3568J – das „J" steht für Industrie-Grade. Bringt eine NPU mit rund 0.8 TOPS für Edge-AI mit und ist auf Langzeitverfügbarkeit ausgelegt – eine pragmatische Antwort, wenn der CM4 nicht genügt oder das Beschaffungsrisiko abgesichert werden soll.

Stärken

Industrie-Variante mit erweitertem Temperaturbereich und gesicherter Langzeit-Verfügbarkeit

Integrierte NPU (~0.8 TOPS) – Vision- und ML-Inferenz direkt auf dem Display, ohne Zusatz-Hardware

LVDS, MIPI-DSI und HDMI parallel verfügbar – flexibel an unterschiedliche Industrie-Panels anschliessbar

Linux- und Android-Support – Wahlfreiheit je nach UI-Strategie und Bedien-Konzept

Carrier-Designs des Raspberry Pi CM4 lassen sich mit moderaten Anpassungen weiterverwenden – schützt vor CM4-Verfügbarkeitsrisiken

 

Klasse
MPU
CPU / Takt 4× Cortex-A55, 2.0 GHz (RK3568J, Industrie)
Interner RAM (Framebuffer)2–8 GB LPDDR4x
Display-Schnittstellen2× MIPI-DSI, LVDS, HDMI (+ div. industry interfaces)
Max. Auflösungbis 4K
Grafik-BeschleunigungMali-G52 GPU + NPU (~0.8 TOPS)
SW-ModellLinux / Android
Boot-Zeitmehrere Sekunden (optimierbar)
KonnektivitätGbE; WiFi 5 + Bluetooth 5.0
Typische ApplikationOpen-source, Industrie-HMI (Langzeitverfügbarkeit), Edge-AI

Industrielles System-on-Module von Toradex auf NXP i.MX8M Plus – Cortex-A53-Verbund plus dedizierter Cortex-M7, NPU mit 2.3 TOPS und der für Medizin und Industrie übliche Long-Life-Support. Wenn das Smart Display Teil eines zertifizierten Produktes mit 10+ Jahren Lebenszyklus wird, ist Toradex der etablierte Anbieter.

Stärken

Long-Life-Verfügbarkeit von Toradex und NXP – planbar deutlich über 10 Jahre, geeignet für Medizin- und Industriezulassungen

2.3 TOPS NPU – produktive Vision- und KI-Aufgaben direkt auf dem Display, ohne Cloud-Anbindung

Zusätzlicher Cortex-M7 auf dem SoC – Echtzeit-Aufgaben sauber vom Linux-System getrennt

Torizon-Plattform mit Container-basiertem Update- und Wartungs-Workflow – verkürzt die Wartung über den Lebenszyklus

Zertifizierte Carrier-Boards und Kunden-Referenzen in Medizin und Industrie verfügbar

 

Klasse
MCU
CPU / Takt 4× Cortex-A53 ~1.6 GHz + M7 800 MHz (i.MX8M Plus)
Interner RAM (Framebuffer)1–8 GB LPDDR4
Display-SchnittstellenMIPI-DSI, 2× LVDS, HDMI (+ div. industry interfaces)
Max. Auflösungbis 4Kp30
Grafik-BeschleunigungGC7000UL GPU + NPU 2.3 TOPS
SW-ModellLinux (Torizon/Yocto), Android (Partner)
Boot-Zeitmehrere Sekunden (optimierbar)
KonnektivitätGbE; WiFi/BT (modulabh.)
Typische ApplikationIndustrie, Medizin-HMI, Vision/AI, Langzeit-Produkte