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Microchip RISC-V FPGA SoC工具的應用

星星科技指導員 ? 來源:嵌入式計算設計 ? 作者:Brandon Lewis ? 2022-11-18 16:49 ? 次閱讀

賽靈思英特爾都在優(yōu)先考慮數(shù)據(jù)中心,這正在推動可編程邏輯研發(fā)向高性能插座發(fā)展。在某些情況下,這些趨勢也影響了嵌入式電子領域應用的發(fā)展。但是,對于無數(shù)的應用,功耗和散熱與性能一樣重要,如果不是更重要的話。這些用例通常位于邊緣,涵蓋從傳感器集線器到顯示控制器再到圖像處理和 AI 推理平臺的所有內容。

是的,開發(fā)這些解決方案的應用工程師、OEM 和集成商需要提高性能并增加工作負載的多功能性。但它們也需要保持在成本、功耗和熱限制范圍內。

出于這個原因,Microchip繼續(xù)在其PolarFire FPGA SoC系列中進行創(chuàng)新 - 最近的MPFS025 SoC具有25K邏輯元件和硬化的四核RISC-V CPU。

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據(jù)該公司稱,MPFS025 SoC提供:

功耗比競爭性 SRAM FPGA SoC 產品低 50%

300 MHz 結構和 450 MHz DSP 流水線,可實現(xiàn)領先的 4K60 傳輸和處理效率

4 個多速率、多協(xié)議 12.7 Gbps 收發(fā)器

植根于加密控制的供應鏈的強大 IP 保護

高效的可編程性能

盡管具有性能和安全優(yōu)勢,但Microchip的MPFS025 PolarFire FPGA SoC的效率是最重要的。如下圖所示,CoreMark 得分為 5200,功率僅為 1.2 W。

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這要歸功于主RISC-V RV64GC內核上的32個整數(shù)和32個浮點寄存器,以及組織成18 x 18 MACC的68個數(shù)學模塊。這些查找表是可分餾的,這意味著它們可以減少到兩個9x9,因此計算可以優(yōu)化到不同的位分辨率。

為什么這種效率水平很重要,真的?顯而易見的答案是,任何具有固有功耗敏感性的系統(tǒng)設計都將受益。但更深入地考慮,更高的性能通常意味著更高的頻率和電壓到更多的電路,這會導致產生過多的熱量。

Microchip的FPGA產品營銷總監(jiān)Tim Morin表示,散熱成本約為1.5美元/瓦,因此,如果能夠以盡可能少的電路啟動來最大限度地提高性能,則可以降低系統(tǒng)成本或將設計部署到更惡劣的環(huán)境中,或兩者兼而有之。

RISC-V拯救嵌入式圖像處理

但回到RISC-V。除了處理效率之外,片上RISC-V內核的另一個優(yōu)勢是,它們允許一般嵌入式工程師在基于可編程邏輯的器件上運行熟悉的Linux和/或RTOS。

一旦這些開發(fā)人員熟悉了使用Microchip Libero 設計套件 2021.2 版等軟件工具在 FPGA SoC 上進行開發(fā),他們將發(fā)現(xiàn)靈活的 2 MB 二級緩存和 LPDDR4 內存支持可供他們用于應用開發(fā)。

MPFS025 PolarFire FPGA SoC 的功能組合使其在嵌入式視覺系統(tǒng)設計中幾乎即插即用。下圖顯示了位于圖像處理流水線核心的SoC,要求工程師只需在前端集成傳感器,在輸出端集成外部存儲器或顯示器。

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當然,開發(fā)人員希望增加更多的價值。在許多情況下,該值將在應用程序級別。為此,Microchip MPFS025 PolarFire FPGA SoC支持OpenVX等開放式開發(fā)框架以及VectorBlox加速器軟件開發(fā)工具包(SDK)等更有針對性的解決方案。

VectorBlox SDK與可在Libero中訪問的AI IP配對,以幫助沒有機器學習經驗的開發(fā)人員優(yōu)化神經網絡算法,如無快門補償或圖像增強,以便在PolarFire FPGA SoC上執(zhí)行。VectorBlox/PolarFire FPGA SoC 組合可實現(xiàn)比其他解決方案高 2-3 倍的能效推理。

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同樣在工具方面,Microchip在2021年RISC-V峰會之前發(fā)布了智能嵌入式視覺平臺。智能嵌入式視覺平臺集成了RISC-V應用開發(fā)人員創(chuàng)建嵌入式視覺或物聯(lián)網邊緣計算解決方案所需的所有構建模塊,包括:

雙 4K MIPI CSI-2 攝像頭

HDMI? 2.0 與 FPGA 夾層卡擴展

CoaXPress? 2.0

SDI(6 Gbps 和 12 Gbps)

具有自動協(xié)商功能的通用串行 10 GE 媒體獨立接口 (USXGMII) MAC IP

USB 3.1 第 1 代和第 2 代協(xié)議支持

充分利用中檔

應用應該決定技術,而不是相反,因此Microchip將繼續(xù)通過MPFS025等器件發(fā)展其中端FPGA SoC產品組合。硅預計將于2022年第一季度上市。

對于那些剛接觸RISC-V的人來說,最后一個重要的考慮因素是不斷發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng),它可以幫助加速和保護你的工程投資。例如,Microchip的Mi-V RISC-V生態(tài)系統(tǒng)由AdaCore,Amazon FreeRTOS,DornerWorks,Green Hills Software,Hex Five,Siemens Embedded,Veridify Security和Wind River的免費和商業(yè)軟件和工具提供支持,以使平臺上構建的視覺系統(tǒng)為市場做好準備。

由于它是一個開放標準,為PolarFire器件開發(fā)的代碼可以擴展和縮減Microchip FPGA SoC產品組合以及其他RISC-V RV64GC目標,而無需從頭開始。

審核編輯:郭婷

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