視覺需求日益增長處理器如何選擇

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）在上一期中我們說到，在高分辨率人機界面、嵌入式視覺、嵌入式人工智能（e-AI） 、實時控制以及工業(yè)以太網(wǎng)連接上MPU都有廣闊的用武之地。對于一些基于Linux或安卓的操作系統(tǒng)的計算機密集型工業(yè)應(yīng)用和消費類應(yīng)用，需要大量高速連接或功能范圍廣泛的用戶接口，MPU是此類應(yīng)用的主流選擇。主流選擇不是唯一選擇，面對視覺應(yīng)用，為了增強可靠性，也有大廠是通過SoC來做的。

今天我們將切入點從工業(yè)以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換到視覺應(yīng)用，在這一類應(yīng)用里，那些頂級的處理器廠商做了哪有富有特色的開發(fā)。

RA RZ/G系列

RA的RZ系列作為基于32位和64位Arm的高端微處理器，在MPU領(lǐng)域是非常有特色的。上一期中工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用的N系列就讓人印象深刻。而面向圖形、多流視頻和嵌入式視覺推出的G系列也是性能強勁。

G1系列是具有 1GHz+ Arm Cortex-A 核心的32位MPU。G1系列里，RZ/G1H MPU是RA在通用、圖形和視頻應(yīng)用方面綜合實力最高的一款處理器。它配備有四核Cortex-A15 （1.4 GHz） 和四核 Cortex-A7 （780 MHz） CPU、兩個32位DDR3接口、一個3D圖形引擎和兩個專用通道，用于對全高清視頻進行硬件加速編碼和解碼。RZ/G1HF MPU的高性能使其能夠在多個視頻流上進行圖像識別和認(rèn)證這些高性能圖像處理。這款MPU的外設(shè)配備了高速USB，SATA接口等等全面的功能外設(shè)。

G2系列則是多核架構(gòu)的64位MPU。這個系列的微處理器將強大的64位多核架構(gòu)與高級圖形功能以及高帶寬內(nèi)存接口相結(jié)合，完全契合使用嵌入式控制器的開發(fā)人員所需的高性能、高可靠性和長期的軟件支持。

64位ARM V8-A核心以及強大的圖形引擎，4K UHD視頻引擎，G2的多核組合可從低端應(yīng)用擴展到高端應(yīng)用，在單個封裝中提供高達35.6kDMIP的性能，可以說G2這個系列提供了最高性能的視覺處理能力。性能上已經(jīng)足夠高，那可靠性呢？對于關(guān)鍵的系統(tǒng)任務(wù)，G2在內(nèi)部和外部存儲器上內(nèi)置了ECC糾錯碼，同時采用了高達 3200MT/s的DDR3L和LPDDR4用于外部存儲器的高速協(xié)議。而數(shù)據(jù)安全方面，G2系列通過硬件特性實現(xiàn)了一個安全的平臺，包括Arm TrustZone分區(qū)，安全的密鑰生成和存儲等等。

G系列在A系列的基礎(chǔ)上做了相當(dāng)多的拓展，在機器視覺應(yīng)用有著絕對高端的性能。

STM32MP系列

STM32系列通用32位MPU集成Arm Cortex-A 和 Cortex-M兩種內(nèi)核的異構(gòu)架構(gòu)，在實現(xiàn)高性能且靈活的多核架構(gòu)以及圖像處理能力的基礎(chǔ)上基還能保證低功耗。

現(xiàn)在機器視覺應(yīng)用都需要特定的嵌入式設(shè)計來管理較高的處理負(fù)載和具有視覺的復(fù)雜應(yīng)用。面對這些需求，ST在保持低功耗和實時性能的同時還充分利用了開源軟件堆棧的能力。

STM32系列通用32位MPU的雙內(nèi)核異構(gòu)架構(gòu)在圖像處理能力上相差不大，這里選擇了STM32MP151A。STM32MP151A的工作主頻為800 MHz。Cortex-A7上帶有多個緩存，還集成了ST獨有的NEON技術(shù)，在嵌入式應(yīng)用中提供了豐富的性能與低于市面其他產(chǎn)品的功耗。

而另一個處理器Cortex-M4 具有單精度浮點單元（FPU），支持單精度數(shù)據(jù)處理指令和數(shù)據(jù)類型。Cortex-M4支持全套DSP指令和增強應(yīng)用程序安全性的內(nèi)存保護單元，在機器視覺處理上的性能也是絕對足夠的。可以說ST的MPU是性價比極高的。

TI TDA2P系列

在視覺分析應(yīng)用上，TI只推出了這一個系列SoC。這個系列可以應(yīng)用車規(guī)級復(fù)雜的嵌入式視覺技術(shù)。

TDA2P系列集最佳的性能、低功耗和視覺分析處理功能于一體，是專門針對ADAS應(yīng)用而開發(fā)的。TDA2P系列采用的是可擴展架構(gòu)，展開來看其中包含了TI的DSP生成內(nèi)核、Vision AccelerationPac、Arm Cortex-A15 MPCore和雙Cortex-M4處理器的組合。

雙核A15微處理器子系統(tǒng)，同時兩個C66x系列的浮點DSP每周期最多執(zhí)行32次16 x 16位的定點乘法，可以應(yīng)對1920×1080p，60fps全高清視頻。該系列還集成了視頻加速器和用于渲染虛擬視圖的圖形加速器，因此可實現(xiàn)3D視覺體驗。上面提到的Vision AccelerationPac則包含了多個嵌入式視覺引擎，因此應(yīng)用處理器不用再執(zhí)行視覺分析功能，極大地降低了功耗。在外設(shè)上，TDA2Px集成度也很高，包括LVDS環(huán)視系統(tǒng)、顯示屏、CAN 和千兆位以太網(wǎng) AVB。這款能實現(xiàn)復(fù)雜嵌入式視覺技術(shù)的SoC性能毋庸置疑。

小結(jié)

在機器視覺應(yīng)用上，MPU與SoC都有廣泛的應(yīng)用。SoC提供了比MPU更全的功能，但其復(fù)雜而系統(tǒng)對設(shè)計和制造工藝的要求更高，成本自然也是。在自動駕駛上肯定是SoC更合適，對于一般的工業(yè)級消費級視覺應(yīng)用，MPU仍然是最多的選擇。

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編輯：jq