具有強(qiáng)化 RISC-V 內(nèi)核的高性能 FPGA 開(kāi)發(fā)平臺(tái)

隨著RISC-V內(nèi)核越來(lái)越多地應(yīng)用于需要低功耗和高安全性的廣泛應(yīng)用中，擁有高性能和多功能的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）開(kāi)發(fā)平臺(tái)和硬化的RISC-V內(nèi)核非常重要。Aldec是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）的先驅(qū)和Mi-V生態(tài)系統(tǒng)的成員，開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)了TySOM-M，這是一個(gè)支持Linux?的多核RISC-V平臺(tái)，采用PolarFire?片上系統(tǒng)（SoC）FPGA MPFS250T-FCG1152器件。該板包括多個(gè)具有雙 FPGA 夾層卡 （FMC） 連接的外設(shè)，無(wú)需開(kāi)發(fā)定制硬件即可支持各種應(yīng)用。

這款緊湊型電路板（144 mm × 100 mm）非常適合針對(duì)軟件定義無(wú)線電 （SDR）、機(jī)器學(xué)習(xí) （ML）、物聯(lián)網(wǎng) （IoT）、工業(yè)自動(dòng)化、汽車(chē)、航空航天和國(guó)防、無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)和蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施的安全節(jié)能設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)/原型設(shè)計(jì)。

電路板支持包 （BSP） 包括參考設(shè)計(jì)、微處理器子系統(tǒng) （MSS） 配置、Hart 軟件服務(wù) （HSS） 配置、Yocto 項(xiàng)目的 Aldec 元層和裸機(jī)應(yīng)用，所有這些都可用于構(gòu)建定制設(shè)計(jì)。

為了便于使用，Aldec提供了FMC子卡的完整列表，這些子卡可與TySOM-M一起使用，以實(shí)現(xiàn)各種類(lèi)型的I / O接口。舉幾個(gè)例子：

FMC-ADAS子卡

FMC-ADAS子卡支持使用TySOM對(duì)汽車(chē)和高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）設(shè)計(jì)進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和評(píng)估。它通過(guò)為 HSD 攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)和超聲波傳感器提供接口和外設(shè)來(lái)擴(kuò)展給定 FPGA 板的基本功能，這些傳感器是 ADAS 應(yīng)用的基礎(chǔ)。例如，360°汽車(chē)視覺(jué)或后視攝像頭應(yīng)用和支持算法可以通過(guò)直接連接到FMC-ADAS卡上的FPD-Link III解串器（德州儀器DS90UB914Q-Q1）的HSD攝像頭進(jìn)行評(píng)估。

FMC-物聯(lián)網(wǎng)子卡

FMC-IOT子卡提供了一組物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用嵌入式設(shè)計(jì)中常用的外設(shè)和接口。此類(lèi)設(shè)計(jì)中使用了各種無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，該板支持使用任何 Wi-Fi?、藍(lán)牙?、ZigBee、Sub-GHz 射頻設(shè)備以及有線以太網(wǎng)和 USB 進(jìn)行原型設(shè)計(jì)。

FMC-QSFP 子卡

FMC-QSFP 子卡提供帶有標(biāo)準(zhǔn) FMC 連接器的 FPGA 原型開(kāi)發(fā)板的 QSFP+ 和 SFP+ 擴(kuò)展。它可用于需要高帶寬連接到外部環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，例如實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算 （HPC） 或高頻交易 （HFT） 中使用的低延遲高帶寬鏈路。它在 QSFP+ 中支持每個(gè)通道 27.8125 Gb/s，這相當(dāng)于每個(gè) QSFP+ 連接器上的 100+ Gb/s，具體取決于主設(shè)備。

FMC-工業(yè)子卡

FMC-INDUSTRIAL子卡支持對(duì)需要標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口的工業(yè)應(yīng)用進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和評(píng)估，其版本針對(duì)QoS和抗惡劣條件進(jìn)行了改進(jìn)。該板包含 RS485 和 RS232 的隔離版本，這些版本在各個(gè)行業(yè)中都得到了很好的認(rèn)可。此外，還有一個(gè)CAN控制器，它還提供了一個(gè)廣泛用于汽車(chē)應(yīng)用的隔離物理接口。除了硬化的串行接口外，工業(yè)應(yīng)用經(jīng)常利用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)接口，因此該板提供USB 3.0。它可以通過(guò)Digilent PMOD模塊進(jìn)一步擴(kuò)展。

FMC-PCIe 擴(kuò)展子卡

FMC-PCIe 擴(kuò)展子卡可用作 PCIe 根復(fù)合體，并為配備標(biāo)準(zhǔn) PCIe 手指連接器的端點(diǎn)卡提供兩個(gè) PCIe ×4 接口或一個(gè) PCIe ×8 接口，最高可達(dá) ×16。該板底部包括兩個(gè) PCIe 連接器。有四條PCIe線，可以使用板上的無(wú)源開(kāi)關(guān)在兩個(gè)PCIe連接器之間切換。PCIe 和 FMC 連接器的 100 MHz 參考時(shí)鐘是使用卡上的低壓差分信號(hào) （LVDS） 振蕩器生成的。

為給定項(xiàng)目選擇 FPGA 開(kāi)發(fā)板并不像聽(tīng)起來(lái)那么容易。它需要事先進(jìn)行細(xì)致的計(jì)劃。可能發(fā)生的最壞情況之一是，在驗(yàn)證最終系統(tǒng)原型后，由于需求發(fā)生變化，需要新的I/O接口，但當(dāng)前的FPGA板不支持新的I/O接口。采購(gòu)新的FPGA板需要將整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)遷移到新的芯片組。驗(yàn)證、實(shí)現(xiàn)和確認(rèn)當(dāng)然可以重新運(yùn)行，但很可能會(huì)出現(xiàn)意外的問(wèn)題和錯(cuò)誤。為了避免這些潛在的項(xiàng)目問(wèn)題，多功能性是關(guān)鍵，必須仔細(xì)考慮。

35 年來(lái)，Aldec 一直是我們 FPGA 業(yè)務(wù)部門(mén)的長(zhǎng)期合作伙伴。Aldec 是 EDA 的先驅(qū)，也是 Mi-V 生態(tài)系統(tǒng)的成員。Aldec 提供中高密度 FPGA 和 SoC FPGA 所需的高級(jí)驗(yàn)證解決方案，包括混合硬件描述語(yǔ)言 （HDL） 仿真、代碼覆蓋、功能覆蓋、基于斷言的覆蓋、約束隨機(jī)仿真、靜態(tài) linting、時(shí)鐘域交叉 （CDC） 分析和 FPGA 開(kāi)發(fā)板。

審核編輯：郭婷