Der RK3399 ist ein hochleistungsfähiger System-on-Chip (SoC), der von Rockchip entwickelt wurde. Er hat sich als eine beliebte Wahl für verschiedene Anwendungen etabliert, darunter Single-Board-Computer, Chrome-Geräte, Tablets und andere eingebettete Systeme.

Prozessorarchitektur

Der RK3399 verfügt über eine fortschrittliche Big.LITTLE-Architektur mit einem Hexa-Core-Prozessor, der zwei leistungsstarke ARM Cortex-A72-Kerne und vier energieeffiziente ARM Cortex-A53-Kerne kombiniert.

CPU-Komponente	Spezifikation
High-Performance-Kerne	2× ARM Cortex-A72 (bis zu 1,8 GHz)
Energieeffiziente Kerne	4× ARM Cortex-A53 (bis zu 1,4 GHz)
Fertigungsprozess	28nm HKMG (High-K Metal Gate)
Architektur	ARMv8-A 64-bit
CPU-Cache	L1: 32 KB I-Cache + 32 KB D-Cache (pro Kern)<br>L2: 1 MB (A72-Cluster), 512 KB (A53-Cluster)
Befehlssatz	ARM64, unterstützt ARM32 für Abwärtskompatibilität

Die Big.LITTLE-Technologie ermöglicht es dem SoC, zwischen den leistungsstarken A72-Kernen für anspruchsvolle Aufgaben und den stromsparenden A53-Kernen für alltägliche Operationen zu wechseln, was zu einem optimalen Gleichgewicht zwischen Leistung und Energieeffizienz führt.

Grafikprozessor und Multimedia-Funktionen

Der RK3399 ist mit einer Mali-T860 MP4 GPU ausgestattet, die beeindruckende Grafikleistung bietet.

Grafik- und Multimedia-Feature	Spezifikation
GPU	ARM Mali-T860 MP4 (vier Kerne) bei bis zu 650 MHz
3D-Beschleunigung	OpenGL ES 1.1/2.0/3.0/3.1/3.2, Vulkan 1.0
2D-Beschleunigung	OpenVG 1.1
API-Unterstützung	OpenCL 1.2, DirectX 11 FL9_3
Video-Dekodierung	4K @ 60fps H.265/HEVC, H.264, VP9<br>1080p @ 60fps MPEG-1/2/4, VC-1, VP8
Video-Enkodierung	4K @ 30fps H.264<br>1080p @ 60fps H.264, MVC
Kamera-Unterstützung	Dual ISP, bis zu 13 MP single-camera<br>Dual-Kamera bis zu 8 MP + 8 MP
Display-Unterstützung	Dual-Display bis zu 4K (3840×2160) @ 60Hz<br>eDP 1.3, HDMI 2.0, MIPI-DSI, DisplayPort 1.2

Die Mali-T860 MP4 GPU unterstützt moderne Grafikstandards und bietet genügend Leistung für anspruchsvolle 3D-Anwendungen und Spiele. Die umfassenden Multimedia-Fähigkeiten machen den RK3399 besonders geeignet für Anwendungen wie Set-Top-Boxen, digitale Beschilderungen und hochauflösende Medienplayer.

Speicher und Konnektivität

Der RK3399 bietet eine breite Palette von Speicher- und Konnektivitätsoptionen:

Speicher

• LPDDR3 bis zu 4 GB bei 1600 MHz (Dual-Channel)
• LPDDR4 bis zu 4 GB bei 3200 MHz (Dual-Channel)
• eMMC 5.1 für internen Speicher
• SD/MMC-Kartenunterstützung
• PCIe 2.1 für schnelle Erweiterungsoptionen
• USB 3.0 und USB 2.0 für externe Speichergeräte

Netzwerk und Konnektivität

• Gigabit-Ethernet-MAC
• GMAC (RGMII) Schnittstelle
• WiFi/Bluetooth-Unterstützung über externe Module
• Integrierte SDIO 3.0 Schnittstelle für drahtlose Konnektivität

Schnittstellen und Erweiterungsoptionen

Der RK3399 verfügt über eine umfangreiche Sammlung von Schnittstellen, die seine Vielseitigkeit für verschiedene Anwendungen erhöhen:

Schnittstelle	Spezifikation
USB	2× USB 3.0 Host<br>1× USB 3.0 OTG<br>2× USB 2.0 Host
PCIe	PCIe 2.1 mit einer Lane (5 Gbit/s)
SATA	1× SATA 2.0 (3 Gbit/s)
Ethernet	Gigabit Ethernet MAC mit RGMII Interface
Display	HDMI 2.0 (4K @ 60Hz)<br>eDP 1.3<br>MIPI-DSI (dual-channel)<br>DisplayPort 1.2 über USB Typ-C
Kamera	MIPI-CSI (dual-channel)
Audio	I2S, PCM, SPDIF, PDM
Weitere I/O	SPI, I2C, UART, GPIO, PWM, ADC

Die vielfältigen I/O-Optionen ermöglichen eine Vielzahl von Anwendungsfällen, von einfachen Embedded-Systemen bis hin zu komplexen Multimedia-Geräten.

Leistungsaufnahme und Wärmemanagement

Der RK3399 wurde unter Berücksichtigung der Energieeffizienz entwickelt, bietet aber dennoch beachtliche Rechenleistung:

• Typische Leistungsaufnahme: 3-10W (abhängig von der Arbeitslast)
• Standby-Leistungsaufnahme: < 100mW
• Temperaturbereich: -20°C bis +85°C (industrieller Bereich)
• Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS) für optimierte Energieeffizienz
• Intelligentes Power-Management mit separaten Power-Domains

Für Anwendungen mit höherer Leistung wird eine aktive Kühlung empfohlen, obwohl viele Entwicklungsboards mit Kühlkörpern auskommen. Die Big.LITTLE-Architektur trägt wesentlich zur Energieeffizienz bei, indem sie energiesparende Kerne für leichte Aufgaben verwendet und die leistungsstärkeren Kerne nur bei Bedarf aktiviert.

Softwareunterstützung

Der RK3399 genießt eine breite Softwareunterstützung:

Betriebssysteme

• Android (6.0 und höher)
• Linux (verschiedene Distributionen, darunter Ubuntu, Debian, Armbian)
• ChromeOS
• FreeBSD
• OpenBSD
• ReactOS (experimentell)

Frameworks und APIs

• OpenGL ES 3.2
• Vulkan 1.0
• OpenCL 1.2
• OpenVG 1.1
• Android Renderscript
• GStreamer für Multimedia
• V4L2 für Videoerfassung

Die umfangreiche Softwareunterstützung macht den RK3399 zu einer attraktiven Plattform für Entwickler und Unternehmen, die nach einer zuverlässigen und gut dokumentierten SoC-Lösung suchen.

Sicherheitsfunktionen

Der RK3399 bietet mehrere integrierte Sicherheitsfunktionen:

• Trusted Execution Environment (TEE) basierend auf ARM TrustZone
• Hardware-Kryptografie-Engine für AES, SHA, RSA und andere Algorithmen
• Sicherer Boot-Mechanismus
• Unterstützung für DRM (Digital Rights Management)
• Hardware-Zufallszahlengenerator (TRNG)

Diese Sicherheitsfunktionen machen den RK3399 geeignet für Anwendungen, die eine sichere Datenverarbeitung erfordern, wie z.B. digitale Zahlungssysteme, Zugangskontrolle und IoT-Gateways.

Anwendungsbereiche

Der RK3399 wird in verschiedenen Gerätetypen und Anwendungen eingesetzt:

Single-Board-Computer (SBCs)

Mehrere bekannte SBCs basieren auf dem RK3399, darunter:

• PINE64 RockPro64
• Firefly-RK3399
• Khadas Edge
• Orange Pi RK3399
• NanoPi M4

Diese Boards sind bei Bastlern, Bildungseinrichtungen und Entwicklern beliebt.

Kommerzielle Produkte

• Chromebooks und Chromeboxen
• Digital Signage-Lösungen
• Medienplayer und Set-Top-Boxen
• Industrielle Automatisierung
• Edge-Computing-Geräte
• Interaktive Kiosksysteme

Industrielle und Embedded-Anwendungen

• IoT-Gateways
• Robotik
• Maschinelles Sehen
• HMIs (Human-Machine Interfaces)
• Netzwerkausrüstung

Vergleich mit anderen SoCs

Im Vergleich zu anderen SoCs seiner Klasse bietet der RK3399 ein ausgewogenes Verhältnis von Leistung, Energieeffizienz und Funktionalität:

• Im Vergleich zum Allwinner H6 bietet der RK3399 eine überlegene CPU-Leistung und bessere I/O-Optionen.
• Der Amlogic S922X hat einen leicht leistungsfähigeren GPU, aber der RK3399 bietet umfassendere Konnektivitätsoptionen.
• Im Vergleich zum Qualcomm Snapdragon 625 bietet der RK3399 bessere Performance für rechenintensive Aufgaben, während der Snapdragon in der Energieeffizienz für mobile Geräte überlegen sein kann.

Herausforderungen und Einschränkungen

Trotz seiner Stärken hat der RK3399 einige Einschränkungen:

• Der 28nm-Fertigungsprozess ist nicht so energieeffizient wie neuere 14nm oder 7nm Prozesse.
• Die Wärmeentwicklung kann bei anhaltender Vollauslastung problematisch sein.
• Der Stromverbrauch ist für batteriebetriebene mobile Geräte relativ hoch.
• Die Softwareunterstützung, obwohl umfangreich, kann bei spezialisierten Anwendungen Lücken aufweisen.

Der RK3399 stellt eine leistungsstarke, vielseitige SoC-Lösung für eine breite Palette von Anwendungen dar. Seine Kombination aus Hochleistungs-CPU-Kernen, leistungsfähiger GPU und umfangreichen I/O-Optionen macht ihn zu einer idealen Wahl für Embedded-Systeme, die eine Balance zwischen Rechenleistung, Multimedia-Fähigkeiten und Energieeffizienz erfordern.

Die starke Community-Unterstützung und die Verfügbarkeit von Open-Source-Software tragen weiter zur Attraktivität des RK3399 für Entwickler und Unternehmen bei. Auch wenn neuere SoCs mit fortschrittlicheren Fertigungsprozessen auf den Markt gekommen sind, bleibt der RK3399 aufgrund seiner bewährten Zuverlässigkeit, umfassenden Dokumentation und etablierten Ökosystems eine relevante Option für viele Anwendungsfälle.