Το εταιρικό blog για Xilinx XAZU2EG-1SBVA484Q Quad-Core ZynqTM UltraScale+TM MPSoC FPGA

Η εταιρεία Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. προμηθεύει και ανακυκλώνει το XilinxXAZU2EG-1SBVA484Qτετραπυρηνικό ZynqTM UltraScale+TM MPSoC FPGA.

ΗXAZU2EG-1SBVA484Qείναι μια πολύ ολοκληρωμένη, υψηλής αξιοπιστίας συσκευή της σειράς ZynqTM UltraScale+TM MPSoC (Multi-Processor System-on-Chip),Διαθέτει μια αρχιτεκτονική που ενσωματώνει βαθιά έναν τετραπυρηνικό επεξεργαστή εφαρμογών ARM® Cortex®-A53 με προγραμματιζόμενη λογική (PL)Χτισμένο σε μια διαδικασία FinFET 16nm, εξισορροπεί την υψηλή απόδοση, τη χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και την ευέλικτη προγραμματιστικότητα.βιομηχανική αυτοματοποίηση και ιατρικός εξοπλισμός, είναι μια ενσωματωμένη συσκευή πυρήνα που ενσωματώνει υπολογιστική, έλεγχο και συνδεσιμότητα.

Ι. Βασική αρχιτεκτονική και συστατικά στοιχεία τουXAZU2EG-1SBVA484Q

Το XAZU2EG-1SBVA484Q υιοθετεί μια ετερογενή αρχιτεκτονική SoC πολλαπλών επεξεργαστών, με τον πυρήνα να αποτελείται από δύο μέρη: το σύστημα επεξεργασίας (PS) και την προγραμματιζόμενη λογική (PL).Αυτά τα δύο συστατικά συνδέονται από κοινού μέσω μιας υψηλής ταχύτητας AXI διεπαφήςΣυνδυάζει τις ευέλικτες δυνατότητες ελέγχου ενός επεξεργαστή γενικής χρήσης με τα πλεονεκτήματα της προγραμματισμένης παράλληλης επεξεργασίας ενός FPGA.με τον τρόπο αυτό να ξεπεραστούν τα προβλήματα απόδοσης που συνδέονται με τα παραδοσιακά σχέδια που διαχωρίζουν τους επεξεργαστές και τους FPGAs.

1Σύστημα επεξεργασίας (PS): Πολυπυρηνική συγπεξεργασία, εξισορρόπηση της απόδοσης και δυνατότητες πραγματικού χρόνου

Το Σύστημα Επεξεργασίας χρησιμεύει ως ο "πυρήνας ελέγχου" της συσκευής, ενσωματώνοντας πολλαπλούς τύπους πυρήνων επεξεργαστών υψηλών επιδόσεων για την κάλυψη των υπολογιστικών απαιτήσεων σε διάφορα σενάρια.Η συγκεκριμένη διαμόρφωση είναι η ακόλουθη::

- Quad-core ARM® Cortex®-A53 MPCoreTM: Λειτουργεί ως μονάδα επεξεργασίας εφαρμογών (APU), υιοθετεί την αρχιτεκτονική ARMv8-A και υποστηρίζει διπλές λειτουργικές λειτουργίες 64-bit/32-bit.Με μέγιστη ταχύτητα ρολογιού 1.2GHz, διαθέτει εικονικοποίηση υλικού, δυνατότητες ασφάλειας ARM TrustZone®, καθώς και τον προηγμένο κινητήρα επεξεργασίας μέσων SIMD Neon και μονάδες κυμαινόμενης στροφής (FPU) μίας / διπλής ακρίβειας,Παρέχοντας επιδόσεις έως 2.3 DMIPS/MHz. Διαχειρίζεται αποτελεσματικά λειτουργικά συστήματα όπως το Linux και το FreeRTOS, χειριζόμενος πολύπλοκες εργασίες στο επίπεδο εφαρμογής, συμπεριλαμβανομένης της επεξεργασίας δεδομένων, της ανάλυσης πρωτοκόλλων και της αλληλεπίδρασης ανθρώπου-μηχανής.

- Dual-core ARM® CortexTM-R5 MPCoreTM: Λειτουργεί ως μονάδα επεξεργασίας σε πραγματικό χρόνο (RPU), χρησιμοποιεί την αρχιτεκτονική ARMv7-R με μέγιστη ταχύτητα ρολογιού 600MHz.Υποστήριξη τόσο των τρόπων λειτουργίας lockstep όσο και των ανεξάρτητων τρόπων λειτουργίας, προσφέρει υψηλή αξιοπιστία και χαμηλή καθυστέρηση και είναι ειδικά σχεδιασμένο για να χειρίζεται εργασίες ελέγχου σε πραγματικό χρόνο, όπως ο έλεγχος βιομηχανικής κίνησης και η λήψη αποφάσεων σε πραγματικό χρόνο στο ADAS αυτοκινήτων.Αποφορτίζει αποτελεσματικά την APU., βελτιώνοντας έτσι τη συνολική ταχύτητα απόκρισης του συστήματος.

- Μονάδα επεξεργασίας γραφικών ARM MaliTM-400 MP2: Ενσωματωμένη μηχανή επιτάχυνσης γραφικών με μέγιστη ταχύτητα ρολογιού 667MHz, που υποστηρίζει 2D / 3D απεικόνιση γραφικών.1, 2.0, και OpenVG 1.0, 1.1 πρότυπα, επιτρέπει την εμφάνιση γραφικών με ανάλυση 1080p. Κατάλληλο για ενσωματωμένες εφαρμογές που απαιτούν γραφικές διεπαφές χρήστη,όπως οι τερματικοί μηχανές βιομηχανικού ελέγχου και οι οθόνες ιατρικής απεικόνισης.

- Μνήμη και ελεγκτής μνήμης στο τσιπ: διαθέτει 256KB μνήμης RAM στο τσιπ (OCM) με υποστήριξη ECC για την εξασφάλιση αξιόπιστης αποθήκευσης δεδομένων·Ένας ενσωματωμένος ελεγκτής DDR υποστηρίζει εξωτερική μνήμη όπως DDR4 και LPDDR4, την περαιτέρω επέκταση της χωρητικότητας αποθήκευσης για την κάλυψη των απαιτήσεων πρόσβασης δεδομένων υψηλού εύρους ζώνης· είναι επίσης εξοπλισμένο με μνήμες αποθήκευσης L1 και L2,που περιλαμβάνει μνήμη cache L1 εντολών/δεδομένων 32KB (ανεξάρτητη ανά πυρήνα) και μνήμη cache L2 κοινής χρήσης 1MB, βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση ανάγνωσης/γράφησης δεδομένων και μειώνοντας την καθυστέρηση επεξεργασίας.

2Προγραμματιζόμενη λογική (PL): ευέλικτη και ρυθμιζόμενη για να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις προσαρμογής

Το προγραμματιζόμενο τμήμα λογικής βασίζεται στην αρχιτεκτονική Xilinx UltraScaleTM, με υψηλή πυκνότητα λογικής, υψηλό εύρος ζώνης και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.Μπορεί να προσαρμοστεί μέσω προγραμματισμού για να ταιριάζει σε συγκεκριμένα σενάρια εφαρμογής, επιτρέποντας διάφορες επεκτάσεις διεπαφών, παράλληλη επεξεργασία, συλλογή σήματος και επεξεργασία λειτουργιών.

- Λογικές μονάδες: Ενσωματώνει περίπου 82K λογικές μονάδες, ικανές να εφαρμόζουν σύνθετες ψηφιακές λογικές λειτουργίες.Υποστηρίζει ευέλικτη διαμόρφωση συνδυαστικής και διαδοχικής λογικής για να φιλοξενήσει προσαρμοσμένους αλγόριθμους και πρωτόκολλα διεπαφής διαφορετικής πολυπλοκότητας.

- Πόροι μνήμης: Περιλαμβάνει διάφορους πόρους μνήμης στο τσιπ, όπως Block RAM και UltraRAM.ενώ το UltraRAM προσφέρει υψηλή χωρητικότητα και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, κατάλληλη για αποθήκευση δεδομένων σε αποθήκευση σε μνήμη cache και σχεδιασμούς FIFO, εξασφαλίζοντας υψηλής ταχύτητας ανταλλαγή δεδομένων κατά τη διάρκεια παράλληλης επεξεργασίας. Υποστηρίζεται επίσης η κατανεμημένη μνήμη RAM, ενισχύοντας περαιτέρω την ευελιξία της μνήμης.

- DSP Slices: Ενσωματώνει 240 DSP slices, το καθένα υποστηρίζοντας 27x18 υπογεγραμμένο πολλαπλασιασμό, 48-bit πρόσθεση/συσσώρευση και 27-bit προ-συνδυασμό.η απόδοση εύρους ζώνης φτάνει το 6.3 TeraMAC, καθιστώντας το κατάλληλο για σενάρια υψηλής απόδοσης υπολογιστών, όπως η ψηφιακή επεξεργασία σήματος, το φιλτράρισμα και οι μετασχηματισμοί Fourier,συμπεριλαμβανομένων των εφαρμογών στην ιατρική απεικόνιση και την βιομηχανική ανάλυση σήματος.

- Πηγές I/O: παρέχει 82 ρυθμιζόμενες πινές I/O, που υποστηρίζουν πολλαπλά πρότυπα τάσης, συμπεριλαμβανομένων των LVCMOS, LVDS και SSTL, με εύρος τάσης από 1,0V έως 3,3V.Διαθέτει προγραμματισμένη καθυστέρηση Ε/Ε και λειτουργία SerDes, επιτρέποντας ευέλικτη σύνδεση με διάφορες εξωτερικές περιφερειακές συσκευές και διεπαφές για την κάλυψη των απαιτήσεων μετάδοσης σήματος σε διαφορετικά σενάρια.

ΙΙ. Βασικά λειτουργικά πλεονεκτήματα τηςXAZU2EG-1SBVA484Q

1Ο ετερογενής συντονισμός πολλών πυρήνων: εξισορρόπηση των επιδόσεων και των δυνατοτήτων σε πραγματικό χρόνο

Ο τετραπλών πυρήνων Cortex-A53 χειρίζεται επεξεργασία εφαρμογών υψηλής απόδοσης, ο διπλών πυρήνων Cortex-R5 επικεντρώνεται στον έλεγχο σε πραγματικό χρόνο και ο Mali-400 MP2 χειρίζεται επιτάχυνση γραφικών.Δουλεύοντας από κοινού και σε συνδυασμό με τις δυνατότητες παράλληλης επεξεργασίας της προγραμματισμένης λογικής, τα στοιχεία αυτά μπορούν να κατανέμουν διαφορετικά είδη εργασιών στις πιο κατάλληλες μονάδες επεξεργασίας.Αυτό επιτυγχάνει ένα ολοκληρωμένο σχεδιασμό που περιλαμβάνει: επεξεργασία εφαρμογών + έλεγχο σε πραγματικό χρόνο + επιτάχυνση γραφικών + προσαρμοσμένη λογική, βελτιώνοντας σημαντικά τη συνολική απόδοση του συστήματος και την ταχύτητα απόκρισης.Αυτό μειώνει τον αριθμό των συστατικών και την καθυστέρηση διεπαφής, βελτιώνοντας παράλληλα τη σταθερότητα του συστήματος.

2. Υψηλή ολοκλήρωση και ευελιξία, απλούστευση του σχεδιασμού του συστήματος

Το XAZU2EG-1SBVA484Q ενσωματώνει πολλαπλές λειτουργικές ενότητες, συμπεριλαμβανομένου ενός επεξεργαστή, FPGA, μηχανής γραφικών, ελεγκτή μνήμης και διάφορων περιφερειακών συσκευών διεπαφής.Επιτρέπει την κατασκευή ενός πλήρους ενσωματωμένου συστήματος χωρίς την ανάγκη για πρόσθετα εξωτερικά τσιπ, που απλοποιεί σημαντικά τη διαδικασία σχεδιασμού του υλικού, μειώνοντας ταυτόχρονα το μέγεθος του συστήματος, το κόστος και την κατανάλωση ενέργειας.το προγραμματιζόμενο τμήμα λογικής μπορεί να προσαρμοστεί ευέλικτα για να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις του χρήστη, υποστηρίζοντας την επέκταση των διεπαφών και την επιτάχυνση των αλγορίθμων, μεταξύ άλλων λειτουργιών.προσφέροντας εξαιρετική ευελιξία και επεκτασιμότητα, και επιτρέπουν ταχεία επανάληψη και επαναχρησιμοποίηση σχεδίου.

3Υψηλή αξιοπιστία και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, κατάλληλη για απαιτητικά περιβάλλοντα

Χρησιμοποιώντας μια διαδικασία χαμηλής κατανάλωσης 16nm FinFET σε συνδυασμό με τεχνολογία διαχείρισης πολλαπλών τομέων ισχύος, μπορεί να μειώσει την κατανάλωση στατικής ενέργειας έως και 30% απενεργοποιώντας την παροχή ενέργειας σε μη χρησιμοποιούμενες ενότητες.Η κατανάλωση ενέργειας σε κατάσταση βαθύ ύπνου είναι τόσο χαμηλή όσο 180nWΕπιπλέον, η συσκευή υποστηρίζει χαρακτηριστικά όπως διόρθωση σφαλμάτων ECC, λειτουργία lockstep και παρακολούθηση του συστήματος.Με εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας από -40°C έως 125°C, προσφέρει εξαιρετική ανθεκτικότητα στις παρεμβολές και προσαρμοστικότητα στο περιβάλλον, εξασφαλίζοντας σταθερή λειτουργία σε απαιτητικά περιβάλλοντα, όπως οδικές, βιομηχανικές και ιατρικές εφαρμογές,ενώ πληρούν τα πρότυπα αξιοπιστίας βιομηχανικής και αυτοκινητοβιομηχανικής ποιότητας.

4Ολοκληρωμένη υποστήριξη των οικοσυστημάτων, μείωση του φραγμού ανάπτυξης

Η Xilinx παρέχει ολοκληρωμένα εργαλεία ανάπτυξης και υποστήριξη οικοσυστήματος για τη σειρά ZynqTM UltraScale+TM MPSoC,συμπεριλαμβανομένης της Vivado Design Suite (εργαλεία προγραμματισμού FPGA) και της Vitis Unified Software Platform (ενσωματωμένα εργαλεία ανάπτυξης λογισμικού)Υποστηρίζει πολλές γλώσσες προγραμματισμού, όπως C/C++, Verilog και VHDL, επιτρέποντας τον συν-σχεδιασμό, την προσομοίωση και το debugging υλικού και λογισμικού.με πλήθος βασικών πόρων IP (όπως IP διεπαφής και IP επεξεργασίας σήματος) και διαθέσιμα σχέδια αναφοράς, οι προγραμματιστές μπορούν να επαναχρησιμοποιήσουν άμεσα τους υφιστάμενους πόρους για να συντομεύσουν τους κύκλους ανάπτυξης, να μειώσουν το κατώτατο όριο ανάπτυξης και να φέρουν ταχέως προϊόντα στην αγορά.

ΙΙΙ. Τυπικά σενάρια εφαρμογήςXAZU2EG-1SBVA484Q

Χάρη στις υψηλές του επιδόσεις, την υψηλή αξιοπιστία, την υψηλή ευελιξία και τη χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, τοXAZU2EG-1SBVA484Qχρησιμοποιείται ευρέως στον σχεδιασμό ενσωματωμένων συστημάτων σε πολλούς τομείς.Τυπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν::

1Ηλεκτρονικά οχήματα

Ως συσκευή αυτοκινητοβιομηχανίας (XA), μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε προηγμένα συστήματα υποστήριξης οδηγού (ADAS), συστήματα πληροφορικής και ψυχαγωγίας στο όχημα και συστήματα ελέγχου σώματος.ο πυρήνας Cortex-R5 χειρίζεται λειτουργίες ελέγχου σε πραγματικό χρόνο (όπως έλεγχος διεύθυνσης και πέδησης)Η προγραμματιζόμενη λογική διευκολύνει την απόκτηση και επεξεργασία σήματος αισθητήρα.ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις του τομέα ηλεκτρονικών αυτοκινήτων για απόδοση σε πραγματικό χρόνοΕπιπλέον, η συμπαγή συσκευασία του είναι κατάλληλη για τα περιορισμένα περιβάλλοντα χώρου που χαρακτηρίζουν τις εφαρμογές στα οχήματα.

2Τομέας Βιομηχανικής Αυτοματοποίησης

Κατάλληλο για πύλες βιομηχανικού διαδικτύου πραγμάτων (IIoT), μηχανική όραση, βιομηχανικό έλεγχο κίνησης, PLC και άλλο εξοπλισμό.Η επέκταση της υψηλής ταχύτητας διεπαφής Ε/Υ και η επεξεργασία σήματος σε πραγματικό χρόνο επιτυγχάνονται μέσω προγραμματισμένης λογικήςΟ πυρήνας Cortex-R5 χειρίζεται υψηλής ακρίβειας έλεγχο κίνησης, ενώ ο πυρήνας Cortex-A53 εκτελεί βιομηχανικά πρωτόκολλα (όπως Ethernet/IP και Profinet) και λογισμικό διαχείρισης δεδομένων.η οποία επιτρέπει τον ευφυή και αυτοματοποιημένο έλεγχο βιομηχανικού εξοπλισμού για την ενίσχυση της αποδοτικότητας της παραγωγής και της ακρίβειας του ελέγχου, ενώ ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις των σκληρών θερμοκρασιακών περιβάλλοντων και της αντοχής στις παρεμβολές σε βιομηχανικά περιβάλλοντα.

3Τομέας ιατρικού εξοπλισμού

Κατάλληλο για ιατρικό εξοπλισμό απεικόνισης (όπως συσκευές υπερήχων διαγνωστικής και φορητές οθόνες) και ιατρικό εξοπλισμό παρακολούθησης.Η μηχανή γραφικών Mali-400 MP2 επιτρέπει την προβολή και επεξεργασία ιατρικών εικόνων σε πραγματικό χρόνοΗ προγραμματιζόμενη λογική διευκολύνει την απόκτηση και το φιλτράρισμα του σήματος των αισθητήρων.Η υψηλή αξιοπιστία και τα χαρακτηριστικά χαμηλής κατανάλωσης της συσκευής εξασφαλίζουν τη σταθερή λειτουργία του ιατρικού εξοπλισμού, ανταποκρινόμενη παράλληλα στις απαιτήσεις της βιομηχανίας για μικρογραφία και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, ευθυγραμμίζοντας έτσι τις απαιτήσεις σχεδιασμού των φορητών ιατροτεχνολογικών προϊόντων.

4Άλλοι Τομείς

Επιπλέον, μπορεί να εφαρμοστεί σε σενάρια όπως ο έλεγχος των drones, η υποδομή επικοινωνιών, ο φορητός ραδιοφωνικός υπολογιστής και η αερομηχανική.μπορεί να επιτρέπει τον έλεγχο της στάσης πτήσης, μετάδοσης και επεξεργασίας εικόνας· στις υποδομές επικοινωνιών, μπορεί να εκτελεί ανάλυση σήματος και μετατροπή πρωτοκόλλου.Χάρη στην ετερογενή πολυπυρηνική αρχιτεκτονική και την ευέλικτη προγραμματισμό, προσαρμόζεται στις ποικίλες απαιτήσεις των διαφόρων σενάριων, παρέχοντας υψηλής απόδοσης, εξαιρετικά αξιόπιστες βασικές λύσεις για διάφορα ενσωματωμένα συστήματα.

IV. ΣύνοψηXAZU2EG-1SBVA484Q

Το Xilinx XAZU2EG-1SBVA484Q quad-core ZynqTM UltraScale+TM MPSoC FPGA είναι μια ενσωματωμένη συσκευή πυρήνα που συνδυάζει υψηλές επιδόσεις, υψηλή αξιοπιστία και υψηλή ευελιξία.Μέσω της βαθιάς ενσωμάτωσης μιας ετερογενούς πολυπυρηνικής αρχιτεκτονικής με προγραμματιζόμενη λογικήΤο 16nm FinFET, το εκτεταμένο εύρος θερμοκρασίας, το υψηλότερο εύρος θερμοκρασίας και το μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασίας.Οι εκτεταμένοι πόροι διεπαφής και η ολοκληρωμένη υποστήριξη του οικοσυστήματος το καθιστούν ιδανικό για απαιτητικές εφαρμογές όπως η ηλεκτρονική αυτοκινήτουΠαρέχει στους προγραμματιστές μια πολύ ολοκληρωμένη, χαμηλής κατανάλωσης, εύκολη στην ανάπτυξη λύση.συμβάλλοντας στην επιτάχυνση της ανάπτυξης προϊόντων και την ενίσχυση της ανταγωνιστικότητας της αγοράςΩς βασικό μέλος της σειράς AMD Zynq UltraScale+ MPSoC, αυτή η συσκευή, με την εξαιρετική της αναλογία απόδοσης προς ισχύ και κλιμακωτότητα,έχει γίνει μία από τις προτιμώμενες επιλογές για το σχεδιασμό ενσωματωμένων συστημάτων.