وبلاگ شرکت در مورد Lattice LIFCL-40-9SG72I CrossLink-NX FPGA تعبیه شده با 2.5G MIPI D-PHY

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. مشبک را تامین و بازیافت می کندLIFCL-40-9SG72ICrossLink-NX FPGA تعبیه شده، مجهز به MIPI D-PHY 2.5G.

شبکهLIFCL-40-9SG72Iسری CrossLink-NX از FPGA های تعبیه شده ویژه بر اساس پلت فرم تراشه اختصاصی Lattice Nexus بالغ و قابل اعتماد ساخته شده است که از فناوری پیشرفته فرآیند 28 نانومتری FD-SOI استفاده می کند. این دستگاه یک فرستنده و گیرنده هسته سخت 2.5G MIPI D-PHY با کارایی بالا را ادغام می کند و امکان اتصال داده های پرسرعت بین سنسورهای تصویر با کیفیت بالا، پنل های نمایشگر با وضوح بالا و هسته های پردازش لبه را بدون نیاز به تجهیزات جانبی خارجی اضافی PHY فراهم می کند. این یک ابزار منطقی قابل برنامه ریزی در کلاس معیار است که به طور خاص برای پل زدن پیوند بینایی تعبیه شده، تجمع سیگنال حسگر، استنتاج هوش مصنوعی لبه سبک وزن و سناریوهای ارسال داده های تصویری با سرعت بالا طراحی شده است.

منLIFCL-40-9SG72Iپایه معماری و سخت افزار اصلی: ایجاد یک پایه محکم برای سازگاری جاسازی شده

به عنوان مدل شاخص سری CrossLink-NX با کیفیت صنعتی، اندازه جمع و جور و قدرت پردازش منطقی متوسط ​​به پایین،LIFCL-40-9SG72Iاز مرحله طراحی معماری زیربنایی تراشه، رویکرد انباشته شدن قدرت محاسباتی با کارایی بالا اضافی را کنار گذاشت. در عوض، دقیقاً خود را به اصول طراحی اصلی سناریوهای تعبیه شده متصل کرد: «قدرت محاسباتی کافی، بهره‌وری انرژی شدید و یکپارچگی فشرده»، عملکرد متعادل و مزایای مصرف انرژی آن بسیار بیشتر از محصولات رقیب FPGA در همان کلاس است. این تراشه با استفاده از فرآیند 28 نانومتری FD-SOI (سیلیکون روی عایق با دوپ شناور) ساخته شده است، این تراشه نه تنها در مقایسه با FPGA های سیلیکونی حجیم سنتی تا 75 درصد به کاهش مصرف انرژی دست می یابد، بلکه نرخ خطای نرم تراشه را نیز به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. مقاومت آن در برابر تداخل الکترومغناطیسی و نوسانات دما به طور قابل توجهی افزایش یافته است، و آن را برای محیط‌های عملیاتی پیچیده و سخت مانند خودرو، سایت‌های صنعتی و پایانه‌های بیرونی مناسب می‌سازد، در حالی که تضمینی قوی از پایداری عملیاتی طولانی‌مدت و طول عمر تجهیزات ارائه می‌دهد.

از نظر پیکربندی منبع منطق اصلی،LIFCL-40-9SG72Iمجهز به واحدهای منطقی قابل برنامه ریزی فراوان، ماژول های پردازش DSP اختصاصی و منابع حافظه جاسازی شده با ظرفیت بالا، کنترل منطقی، پیش پردازش داده ها و نیازهای محاسباتی سبک است. این تراشه مجهز به یک آرایه حافظه جاسازی شده است که برای ذخیره سازی داده های جاسازی شده و ذخیره سازی فریم تصویر بهینه شده است و هر واحد منطقی تا 170 بیت ذخیره سازی می کند. این نسبت فوق العاده بالای حافظه به منطق به طور موثر از ذخیره موقت فریم های تصویر، بافر در زمان واقعی داده های حسگر، و ذخیره محلی پارامترها برای مدل های استنتاج هوش مصنوعی لبه ای در مقیاس کوچک پشتیبانی می کند و امکان تکمیل جریان های اولیه پردازش داده ها را بدون نیاز به تراشه های حافظه با ظرفیت بالا فراهم می کند. همچنین دارای یک ماژول 18×18 ضریب سخت‌افزاری اختصاصی DSP است که می‌تواند به طور موثر وظایف پردازش سیگنال دیجیتالی سبک مانند مقیاس‌بندی تصویر، تصحیح رنگ، فیلتر داده‌ها و عملیات‌های پیچشی ساده هوش مصنوعی را انجام دهد. این منابع منطقی اصلی را اشغال نمی‌کند و تضمین می‌کند که منطق کنترل اصلی و پردازش داده‌های FPGA می‌تواند به موازات با کارایی بالا اجرا شود. از نظر بسته بندی، از بسته بندی فشرده 72 پین QFN استفاده می کند که کمترین فضای را روی PCB اشغال می کند. این به خوبی برای طراحی چیدمان سخت‌افزاری فشرده ترمینال‌های تعبیه‌شده مناسب است، و به طور موثر به نقاط دردناک صنعت مانند فضای محدود روی بردهای اصلی دستگاه‌های تعبیه‌شده کوچک و دشواری سیم‌کشی با چگالی بالا می‌پردازد. مشخصات الکتریکی مطابق با استانداردهای صنعتی است و از محدوده دمای عملیاتی گسترده ای پشتیبانی می کند. این می تواند در برابر نوسانات شدید دما از -40 درجه سانتیگراد تا 100 درجه سانتیگراد مقاومت کند و عملکرد پایدار را بدون دریچه گاز یا خرابی سیستم حفظ کند و در نتیجه نیازهای عملیاتی سختگیرانه دستگاه های تعبیه شده صنعتی و خودرویی مختلف را برآورده کند.

عملکرد راه‌اندازی پیکربندی یک معیار کلیدی برای سیستم‌های هم‌زمان تعبیه‌شده است. راLIFCL-40-9SG72Iمجهز به فناوری پیکربندی فوری اختصاصی است که برای تکمیل پیکربندی پورت ورودی/خروجی فقط 3 میلی‌ثانیه و برای پیکربندی کامل دستگاه به بیش از 8 میلی‌ثانیه نیاز ندارد. می‌تواند بلافاصله پس از روشن شدن، وارد وضعیت عملیاتی شود و نیازهای تأخیر راه‌اندازی بسیار بالای برنامه‌های تعبیه‌شده مانند راه‌اندازی تصویربرداری خودرو و هماهنگی روشن لحظه‌ای برای تجهیزات صنعتی را برآورده کند، در نتیجه مشکلاتی مانند تأخیر راه‌اندازی دستگاه و قطع سیگنال‌های ناشی از تاخیرهای پیکربندی سنتی FPGA را حذف می‌کند. این تراشه با استفاده از فناوری بایاس بازخورد قابل برنامه ریزی FD-SOI، به طور خودکار و پویا تعادل بین عملکرد و مصرف انرژی را بر اساس بار عملیاتی واقعی بهینه می کند. در شرایط بیکار به حالت خواب بسیار کم مصرف می‌رود و عملکردی پایدار و درجه‌بندی شده در بار کامل ارائه می‌کند، در نتیجه نیازهای دوگانه عمر باتری دستگاه و عملکرد عملیاتی را برآورده می‌کند.

II.LIFCL-40-9SG72Iپیکربندی هسته: هسته سخت MIPI D-PHY 2.5G بومی، معماری اتصال به هم بین دید پرسرعت مینیمالیستی

فرستنده و گیرنده هسته سخت 2.5G MIPI D-PHY یکپارچه ترین و متمایزترین مزیت محصول شبکه را نشان می دهد.LIFCL-40-9SG72ICrossLink-NX FPGA تعبیه شده است و کلید موقعیت یابی دقیق آن برای برنامه های بینایی جاسازی شده است. بر خلاف طراحی دست و پا گیر اکثر FPGA های همه منظوره که به تراشه های خارجی و مستقل MIPI PHY برای ارسال و دریافت سیگنال های تصویر نیاز دارند، این تراشه دارای یک مدار لایه فیزیکی MIPI D-PHY اختصاصی و با سیم سخت است. این به هیچ تراشه رابط خارجی، تغییر دهنده سطح یا مدارهای تهویه سیگنال نیاز ندارد. این به طور بومی از نرخ انتقال داده با سرعت بالا 2.5 گیگابیت بر ثانیه در هر کانال پشتیبانی می کند و کاملاً با رابط ضبط تصویر MIPI CSI-2 و استانداردهای رابط درایور نمایشگر MIPI DSI سازگار است و امکان اتصال مستقیم به دستگاه های جانبی مختلف مانند دوربین های داخل خودرو با کیفیت بالا، سنسورهای تصویر با صفحه نمایش لمسی با کیفیت بالای صفحه/خط، سنسورهای تصویر با صفحه نمایش لمسی با کیفیت بالا و صفحه نمایش با کیفیت بالا را فراهم می کند. ماژول ها

از نظر سازگاری انتقال سیگنال با سرعت بالا MIPI، هسته سخت 2.5G MIPI D-PHY اینLIFCL-40-9SG72IFPGA به طور حرفه ای برای یکپارچگی سیگنال بهینه شده است و از انتقال و دریافت همزمان سیگنال دیفرانسیل چند کاناله پشتیبانی می کند. با مقاومت تداخل قوی، انتقال بدون تلفات، تأخیر کم و بسیار پایدار داده‌های تصویر با وضوح بالا را حتی در محیط‌های تداخل الکترومغناطیسی پیچیده معمولی دستگاه‌های تعبیه‌شده تضمین می‌کند، و به طور موثر از مسائل رایج مانند اعوجاج صفحه، از دست دادن بسته‌های داده، ناهنجاری‌های همگام‌سازی فریم و نوسانات تأخیر انتقال در طول انتقال تصویر با سرعت بالا جلوگیری می‌کند. این تراشه به طور بومی از توابع اصلی مانند تجمع سیگنال MIPI، تقسیم سیگنال، تکرار سیگنال و سوئیچینگ مسیریابی پشتیبانی می‌کند، که اجرای انعطاف‌پذیر منطق تجاری چشم‌انداز کلیدی تعبیه‌شده را امکان‌پذیر می‌کند، از جمله تجمیع سیگنال‌ها از چندین حسگر تصویر، توزیع همزمان و نمایش یک نسخه با کیفیت بالا، سیگنال تصویر با فرمت‌های مختلف تصویر در کانال‌های مختلف. قطعنامه ها یک تراشه واحد می تواند جایگزین راه حل سنتی چند تراشه ای متشکل از یک FPGA، یک MIPI PHY خارجی و یک تراشه رابط سیگنال شود که معماری طراحی مدار سخت افزاری تعبیه شده را به طور قابل توجهی ساده می کند.

معماری سخت افزاری سادهLIFCL-40-9SG72Iمزایای مهندسی ملموس متعددی را ارائه می دهد. از یک طرف، تعداد قطعات جانبی روی PCB را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد، هزینه های مواد سخت افزاری را کاهش می دهد و طراحی چیدمان PCB را ساده می کند، در حالی که چرخه تحقیق و توسعه سخت افزار را برای دستگاه های تعبیه شده کوتاه می کند. از سوی دیگر، مصرف برق و تأخیرهای تعامل سیگنال مرتبط با هماهنگی چند تراشه را کاهش می‌دهد، در نتیجه مصرف انرژی و نیازهای مدیریت حرارتی را کاهش می‌دهد، در حالی که به طور همزمان نقاط خرابی احتمالی را کاهش می‌دهد و قابلیت اطمینان عملیاتی بلندمدت تجهیزات دید تعبیه‌شده را افزایش می‌دهد. علاوه بر رابط هسته MIPI D-PHY، این تراشه با انواع رابط های جاسازی شده پرسرعت رایج مانند LVDS، subLVDS، OpenLDI و SGMII سازگار است. این امکان تبدیل پروتکل و قابلیت همکاری داده‌ها را بین سیگنال‌های دید پرسرعت MIPI و سیگنال‌های دیفرانسیل صنعتی سنتی یا سیگنال‌های اترنت فراهم می‌کند، نیازهای طراحی سیستم‌های تعبیه‌شده پیچیده را که انواع مختلفی از تجهیزات جانبی را ترکیب و مطابقت می‌دهند، برآورده می‌کند و سازگاری و سازگاری دستگاه را گسترش می‌دهد.

III. مزایای فنی انحصاری ازLIFCL-40-9SG72Iسری CrossLink-NX، مناسب برای نیازهای توسعه تعبیه شده در همه سناریوها

LIFCL-40-9SG72I با بهره گیری از اکوسیستم فناوری اختصاصی FPGA های سری CrossLink-NX، مزایای قابل توجهی را از نظر سهولت توسعه قابل برنامه ریزی، کنترل کم مصرف، عملکرد با قابلیت اطمینان بالا، و تکرار و ارتقاء آتی ارائه می دهد که به طور جامع الزامات تولید انبوه و بهره برداری طولانی مدت و نگهداری محصولات emb را برآورده می کند. از نظر مدیریت انرژی، این تراشه به طور بومی از حالت‌های توان چند سطحی قابل تنظیم پشتیبانی می‌کند. توسعه‌دهندگان می‌توانند از پیکربندی‌های کامپایل و برنامه‌نویسی سفت‌افزار برای جابه‌جایی انعطاف‌پذیر بین حالت‌های عملکرد با عملکرد بالا و حالت‌های صرفه‌جویی در مصرف انرژی بسیار کم با توجه به سناریوهای عملکرد دستگاه استفاده کنند. این به طور موثر عمر باتری دستگاه های جاسازی شده قابل حمل و باتری را افزایش می دهد، در حالی که مصرف انرژی اتلاف حرارتی و هزینه های عملیاتی طولانی مدت برای تجهیزات صنعتی نصب ثابت را کاهش می دهد، در نتیجه نیازهای متفاوت سناریوهای مختلف منبع تغذیه را برآورده می کند.

از نظر پشتیبانی توسعه و یکپارچه‌سازی اکوسیستم، Lattice نرم‌افزار توسعه و کامپایل Radiant اختصاصی را در کنار هسته‌های IP رابط جامع MIPI D-PHY، یک کتابخانه IP اختصاصی برای پردازش داده‌های تصویر، قالب‌های محدودیت زمان، و نمونه‌های طراحی مرجع بالغ ارائه می‌کند. توسعه دهندگان نیازی به نوشتن کد درایور سطح پایین رابط با سرعت بالا از ابتدا ندارند. با استفاده مستقیم از هسته های IP استاندارد شده، آنها می توانند به سرعت توسعه توابع اصلی مانند دریافت تصویر MIPI، درایورهای نمایشگر و ارسال سیگنال را تکمیل کنند. این به طور قابل توجهی مانع فنی برای توسعه دید تعبیه شده مبتنی بر FPGA را کاهش می دهد، چرخه های تحقیق و توسعه و اشکال زدایی پروژه را کوتاه می کند و نیازهای تولید سریع تیم های کوچک و متوسط ​​را برآورده می کند. علاوه بر این، این تراشه از برنامه ریزی مجدد آنلاین و ارتقاء سیستم عامل از راه دور پشتیبانی می کند. هنگامی که دستگاه‌ها وارد تولید انبوه شدند، برنامه‌های منطقی را می‌توان از راه دور بدون نیاز به از بین بردن تجهیزات به‌روزرسانی کرد و امکان بهینه‌سازی الگوریتم‌های انتقال تصویر و انطباق با مشخصات جدید حسگرهای تصویر و پانل‌های نمایش را فراهم کرد. از آنجایی که هیچ تغییری در مدار سخت افزاری مورد نیاز نیست، این امر باعث کاهش هزینه های مرتبط با تکرار محصول، ارتقاء و نگهداری بعدی می شود.

از نظر قابلیت اطمینان در سطح صنعتی و مناسب بودن تولید انبوه، فرآیند 28 نانومتری FD-SOI به طور قابل توجهی مقاومت تراشه را در برابر تشعشع، تخلیه الکترواستاتیک و نوسانات ولتاژ افزایش می‌دهد. نرخ خطای نرم در مقایسه با FPGA های سنتی 100 برابر کاهش می یابد و عملکرد مداوم طولانی مدت بدون خرابی یا ناهنجاری های منطقی را تضمین می کند. این باعث می شود آن را برای برنامه های تعبیه شده با الزامات پایداری بسیار بالا، مانند اتوماسیون صنعتی، درک درون خودرو و نظارت امنیتی در فضای باز، کاملاً مناسب کند. بسته جمع و جور QFN برای تولید SMT در مقیاس بزرگ، با فرآیندهای لحیم کاری بالغ و تامین پایدار، مطابق با الزامات زنجیره تامین برای تولید انبوه حجم بالا و تحویل دستگاه های تعبیه شده، مناسب است.

IV. سناریوهای کاربردی هسته جاسازی شده معمولی برایLIFCL-40-9SG72I، پرداختن دقیق به نقاط درد صنعت

استفاده از ویژگی های اصلیLIFCL-40-9SG72IFPGA تعبیه شده - اندازه جمع و جور، مصرف انرژی کم، پیکربندی فوری، و اتصال بینایی پرسرعت 2.5G MIPI D-PHY - این تراشه به طور گسترده در سناریوهای اصلی برای دید تعبیه شده و پردازش داده‌های با سرعت بالا در بخش‌های مختلف به کار گرفته شده است و دقیقاً به نقاط درد کاربردی در صنعت رسیدگی می‌کند. در سیستم‌های دید تعبیه‌شده خودرو، می‌تواند با چندین دوربین MIPI با کیفیت بالا - از جمله دوربین‌های دید جلو، دید عقب و دید فراگیر - برای جمع‌آوری داده‌های تصویر در زمان واقعی، دوخت و تصحیح و تبدیل فرمت ارتباط برقرار کند. داده‌های تصویر پردازش‌شده را به تراشه کنترل اصلی خودرو منتقل می‌کند در حالی که با صفحه نمایش MIPI با وضوح بالا روی دسته ابزار همگام‌سازی می‌شود تا خروجی همگام‌سازی را تضمین کند، در نتیجه نیازهای اصلی تصویربرداری خودرو را برآورده می‌کند: تأخیر کم، قابلیت اطمینان بالا و عملکرد در دمای گسترده.

در زمینه پایانه‌های جمع‌وجور جمع‌آوری بینایی ماشین صنعتی، این راه‌حل از ضبط تصویر با سرعت بالا از حسگرهای صنعتی HD MIPI اسکن، انجام پیش پردازش تصویر، غربالگری اولیه داده‌های تشخیص نقص و آپلود داده‌های با سرعت بالا در زمان واقعی پشتیبانی می‌کند. این جایگزین راه‌حل‌های سنتی بزرگ FPGA می‌شود که نیازمندی‌های طراحی فشرده ماژول‌های بازرسی بینایی کوچک صنعتی و تجهیزات بازرسی کیفیت آنلاین تعبیه‌شده را برآورده می‌کند. در دستگاه‌های بینایی هوش مصنوعی لبه‌ای سبک، با بهره‌گیری از ماژول داخلی DSP و فضای ذخیره‌سازی جاسازی شده با ظرفیت بالا، پیش پردازش داده‌های تصویر و محاسبات استنتاجی ساده هوش مصنوعی را انجام می‌دهد و عملکردهای هوش لبه مانند تشخیص، تشخیص و طبقه‌بندی را ممکن می‌سازد. این امر نیاز به یک پردازنده خارجی با کارایی بالا را از بین می برد و در نتیجه مصرف برق و هزینه دستگاه را کاهش می دهد. علاوه بر این، می‌توان آن را در سناریوهای مختلف تعبیه‌شده که نیاز به انتقال و دریافت تصویر MIPI با سرعت بالا، و همچنین کنترل فشرده و قابل برنامه‌ریزی کم مصرف، مانند دوربین‌های امنیتی قابل حمل با وضوح بالا، ماژول‌های دریافت تصویر پزشکی تعبیه‌شده، و دستگاه‌های پل ارتباطی نمایشگر با وضوح بالا برای لوازم الکترونیکی مصرفی، اعمال کرد.

V. خلاصه ای ازLIFCL-40-9SG72I

شبکهLIFCL-40-9SG72IFPGA تعبیه شده CrossLink-NX یک دستگاه منطقی قابل برنامه ریزی مقرون به صرفه، بسیار قابل اعتماد و فشرده است که به طور خاص برای اتصالات پرسرعت در برنامه های بینایی جاسازی شده طراحی شده است. ساخته شده بر روی یک فرآیند پیشرفته 28 نانومتری FD-SOI، پایه ای بسیار کم مصرف و بسیار پایدار را ارائه می دهد. بسته فشرده 72 پین QFN برای چیدمان‌های فشرده دستگاه‌های تعبیه‌شده ایده‌آل است، در حالی که پیکربندی سریع آنی الزامات راه‌اندازی بی‌درنگ سیستم را برآورده می‌کند. هسته سخت یکپارچه 2.5G MIPI D-PHY به طور قابل توجهی معماری سخت افزاری را برای انتقال سیگنال تصویر با سرعت بالا ساده می کند و امکان دریافت تصویر با کیفیت بالا و اتصال بین نمایشگر را بدون نیاز به تراشه PHY خارجی فراهم می کند. این تراشه چه برای دید خودرو، ماشین بینایی صنعتی، سنجش هوشمند لبه یا پل زدن نمایشگر تعبیه‌شده، از طریق طراحی سخت‌افزاری مینیمالیستی، عملکرد انتقال برتر، مصرف انرژی بسیار کم و اکوسیستم توسعه مناسب، کاملاً نیازهای کنترل اصلی و پردازش داده‌های پرسرعت سیستم‌های بینایی تعبیه‌شده را برآورده می‌کند. این جزء اصلی ترجیحی برای انتخاب FPGA در محصولات بینایی جاسازی شده با اندازه کوچک و متوسط ​​است.