Blog về công ty Xilinx XAZU2EG-1SBVA484Q Quad-Core ZynqTM UltraScale+TM MPSoC FPGA

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. cung cấp và tái chế XilinxXAZU2EG-1SBVA484QQuad-core ZynqTM UltraScale+TM MPSoC FPGA.

CácXAZU2EG-1SBVA484Qlà một thiết bị tích hợp cao, độ tin cậy cao trong dòng ZynqTM UltraScale+TM MPSoC (Multi-Processor System-on-Chip),Nó có một kiến trúc tích hợp sâu một bộ xử lý ứng dụng ARM® Cortex®-A53 bốn lõi với logic có thể lập trình (PL)Được xây dựng trên một quy trình FinFET 16nm, nó cân bằng hiệu suất cao, tiêu thụ năng lượng thấp và khả năng lập trình linh hoạt.Tự động hóa công nghiệp và thiết bị y tế, nó là một thiết bị cốt lõi nhúng tích hợp tính toán, điều khiển và kết nối.

I. Kiến trúc cốt lõi và các thành phần củaXAZU2EG-1SBVA484Q

XAZU2EG-1SBVA484Q áp dụng kiến trúc SoC đa bộ xử lý đa dạng, với lõi bao gồm hai phần: Hệ thống xử lý (PS) và Logic có thể lập trình (PL).Hai thành phần này được kết nối liền mạch thông qua một giao diện AXI tốc độ cao, cho phép phần cứng và phần mềm làm việc phối hợp. Nó kết hợp các khả năng điều khiển linh hoạt của bộ xử lý chung với những lợi thế xử lý song song có thể lập trình của FPGA,do đó vượt qua các nút thắt hiệu suất liên quan đến các thiết kế truyền thống tách biệt các nhà chế biến và FPGAs.

1Hệ thống xử lý (PS): Đồng xử lý đa lõi, cân bằng hiệu suất và khả năng thời gian thực

Hệ thống xử lý đóng vai trò là lõi điều khiển của thiết bị, tích hợp nhiều loại lõi bộ xử lý hiệu suất cao để đáp ứng nhu cầu tính toán trên các kịch bản khác nhau.Cấu hình cụ thể là như sau::

- Quad-core ARM® Cortex®-A53 MPCoreTM: phục vụ như là đơn vị xử lý ứng dụng (APU), nó áp dụng kiến trúc ARMv8-A và hỗ trợ chế độ hoạt động kép 64-bit / 32-bit.Với tốc độ đồng hồ tối đa là 1.2GHz, nó có tính năng ảo hóa phần cứng, khả năng bảo mật ARM TrustZone®, cũng như công cụ xử lý phương tiện SIMD tiên tiến Neon và các đơn vị chấm nổi (FPU) một / hai độ chính xác,cung cấp hiệu suất lên đến 2.3 DMIPS / MHz. Nó chạy hiệu quả các hệ điều hành như Linux và FreeRTOS, xử lý các nhiệm vụ lớp ứng dụng phức tạp bao gồm xử lý dữ liệu, phân tích giao thức và tương tác giữa con người và máy.

- Hai lõi ARM® Cortex TM-R5 MPCore TM: Chức năng như một đơn vị xử lý thời gian thực (RPU), nó sử dụng kiến trúc ARMv7-R với tốc độ đồng hồ tối đa là 600MHz.Hỗ trợ cả hai chế độ hoạt động lockstep và độc lập, nó cung cấp độ tin cậy cao và độ trễ thấp, và được thiết kế đặc biệt để xử lý các nhiệm vụ điều khiển thời gian thực như điều khiển chuyển động công nghiệp và ra quyết định thời gian thực trong ADAS ô tô.Nó hiệu quả làm giảm tải APU, do đó tăng tốc độ phản hồi tổng thể của hệ thống.

- ARM Mali TM-400 MP2 Graphics Processing Unit: Động cơ gia tốc đồ họa tích hợp với tốc độ đồng hồ tối đa 667MHz, hỗ trợ hiển thị đồ họa 2D / 3D. Tương thích với OpenGL ES 1.1, 2.0, và OpenVG 1.0, 1.1 tiêu chuẩn, nó cho phép hiển thị đồ họa ở độ phân giải 1080p.như thiết bị điều khiển công nghiệp và màn hình hình ảnh y tế.

- Bộ nhớ trên chip và bộ điều khiển bộ nhớ: Tính năng 256KB RAM trên chip (OCM) với hỗ trợ ECC để đảm bảo lưu trữ dữ liệu đáng tin cậy;Một bộ điều khiển DDR tích hợp hỗ trợ bộ nhớ bên ngoài như DDR4 và LPDDR4, tiếp tục mở rộng dung lượng lưu trữ để đáp ứng các yêu cầu truy cập dữ liệu băng thông cao; nó cũng được trang bị bộ nhớ cache L1 và L2,bao gồm bộ nhớ cache L1 chỉ dẫn / dữ liệu 32KB (độc lập với mỗi lõi) và bộ nhớ cache L2 chia sẻ 1MB, cải thiện đáng kể hiệu quả đọc / ghi dữ liệu và giảm độ trễ của bộ xử lý.

2. Programmable Logic (PL): linh hoạt và có thể cấu hình để đáp ứng các yêu cầu tùy chỉnh

Phần logic có thể lập trình dựa trên kiến trúc Xilinx UltraScale TM, có mật độ logic cao, băng thông cao và tiêu thụ điện năng thấp.Nó có thể được tùy chỉnh thông qua lập trình để phù hợp với các kịch bản ứng dụng cụ thể, cho phép mở rộng các giao diện khác nhau, xử lý song song, thu thập tín hiệu và các chức năng xử lý.

- Đơn vị logic: tích hợp khoảng 82K đơn vị logic, có khả năng thực hiện các chức năng logic kỹ thuật số phức tạp.Nó hỗ trợ cấu hình linh hoạt của logic kết hợp và trình tự để phù hợp với các thuật toán tùy chỉnh và giao thức giao diện phức tạp khác nhau.

- Tài nguyên bộ nhớ: Bao gồm nhiều tài nguyên bộ nhớ trên chip như Block RAM và UltraRAM.trong khi UltraRAM cung cấp công suất cao và tiêu thụ năng lượng thấp, phù hợp với thiết kế lưu trữ dữ liệu và thiết kế FIFO, đảm bảo trao đổi dữ liệu tốc độ cao trong quá trình xử lý song song; RAM phân tán cũng được hỗ trợ, tăng thêm tính linh hoạt bộ nhớ.

- DSP slice: tích hợp 240 slice DSP, mỗi slice hỗ trợ phép nhân 27x18 ký hiệu, các hoạt động cộng / tích lũy 48 bit và một pre-adder 27 bit. hoạt động ở tần số 891 MHz,hiệu suất băng thông đạt 6.3 TeraMAC, làm cho nó phù hợp với các kịch bản máy tính hiệu suất cao như xử lý tín hiệu kỹ thuật số, lọc và biến đổi Fourier,bao gồm các ứng dụng trong hình ảnh y tế và phân tích tín hiệu công nghiệp.

- Nguồn I / O: Cung cấp 82 chân I / O có thể cấu hình, hỗ trợ nhiều tiêu chuẩn điện áp bao gồm LVCMOS, LVDS và SSTL, với phạm vi điện áp từ 1.0V đến 3.3V.Nó có độ trễ I / O có thể lập trình và chức năng SerDes, cho phép kết nối linh hoạt với các thiết bị ngoại vi và giao diện khác nhau để đáp ứng các yêu cầu truyền tín hiệu trong các kịch bản khác nhau.

II. Ưu điểm chức năng chính củaXAZU2EG-1SBVA484Q

1Sự phối hợp đa lõi đa dạng: cân bằng hiệu suất và khả năng thời gian thực

Cortex-A53 bốn lõi xử lý xử lý ứng dụng hiệu suất cao, Cortex-R5 hai lõi tập trung vào điều khiển thời gian thực, và Mali-400 MP2 xử lý gia tốc đồ họa.Làm việc phối hợp và kết hợp với khả năng xử lý song song của logic có thể lập trình, các thành phần này có thể phân bổ các loại nhiệm vụ khác nhau cho các đơn vị xử lý phù hợp nhất.Điều này đạt được một thiết kế tích hợp bao gồm: xử lý ứng dụng + điều khiển thời gian thực + gia tốc đồ họa + logic tùy chỉnh, cải thiện đáng kể hiệu suất hệ thống tổng thể và tốc độ phản hồi.điều này làm giảm số lượng các thành phần và độ trễ giao diện trong khi cải thiện sự ổn định của hệ thống.

2. Tích hợp cao và linh hoạt, đơn giản hóa thiết kế hệ thống

XAZU2EG-1SBVA484Q tích hợp nhiều mô-đun chức năng, bao gồm bộ xử lý, FPGA, động cơ đồ họa, bộ điều khiển bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi giao diện khác nhau.Nó cho phép xây dựng một hệ thống nhúng hoàn chỉnh mà không cần thêm chip bên ngoài, đơn giản hóa đáng kể quá trình thiết kế phần cứng trong khi giảm kích thước hệ thống, chi phí và tiêu thụ năng lượng.phần logic có thể lập trình có thể được tùy chỉnh linh hoạt để đáp ứng yêu cầu của người dùng, hỗ trợ mở rộng giao diện và tăng tốc thuật toán, trong số các chức năng khác.cung cấp tính linh hoạt và khả năng mở rộng đặc biệt, và cho phép lặp lại và tái sử dụng thiết kế nhanh chóng.

3. Độ tin cậy cao và tiêu thụ điện năng thấp, phù hợp với môi trường đòi hỏi

Sử dụng quy trình năng lượng thấp FinFET 16nm kết hợp với công nghệ quản lý đa miền năng lượng, nó có thể giảm tiêu thụ điện tĩnh lên đến 30% bằng cách vô hiệu hóa nguồn cho các mô-đun không sử dụng.Tiêu thụ năng lượng trong chế độ ngủ sâu là thấp như 180nW, đáp ứng các yêu cầu năng lượng thấp của các thiết bị di động và pin. Hơn nữa, thiết bị hỗ trợ các tính năng như sửa lỗi ECC, chế độ khóa và giám sát hệ thống.Với nhiệt độ hoạt động từ -40°C đến 125°C, nó cung cấp khả năng miễn dịch tuyệt vời đối với sự can thiệp và thích nghi với môi trường, đảm bảo hoạt động ổn định trong môi trường đòi hỏi như ứng dụng ô tô, công nghiệp và y tế,trong khi đáp ứng các tiêu chuẩn độ tin cậy công nghiệp và ô tô.

4Hỗ trợ hệ sinh thái toàn diện, giảm rào cản phát triển

Xilinx cung cấp các công cụ phát triển toàn diện và hỗ trợ hệ sinh thái cho loạt ZynqTM UltraScale+TM MPSoC,bao gồm Vivado Design Suite (các công cụ lập trình FPGA) và Vitis Unified Software Platform (các công cụ phát triển phần mềm nhúng). Nó hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như C / C ++, Verilog và VHDL, cho phép đồng thiết kế, mô phỏng và gỡ lỗi phần cứng và phần mềm.với nhiều tài nguyên cốt lõi IP (như IP giao diện và IP xử lý tín hiệu) và thiết kế tham chiếu có sẵn, các nhà phát triển có thể trực tiếp tái sử dụng các nguồn lực hiện có để rút ngắn chu kỳ phát triển, giảm ngưỡng phát triển và đưa sản phẩm ra thị trường nhanh chóng.

III. Các kịch bản ứng dụng điển hình choXAZU2EG-1SBVA484Q

Nhờ hiệu suất cao, độ tin cậy cao, tính linh hoạt cao và tiêu thụ năng lượng thấp,XAZU2EG-1SBVA484Qđược sử dụng rộng rãi trong thiết kế hệ thống nhúng trên nhiều lĩnh vực. Nó đặc biệt phù hợp với các kịch bản có yêu cầu nghiêm ngặt về kích thước, tiêu thụ điện và độ tin cậy.Các ứng dụng điển hình bao gồm::

1. Điện tử ô tô

Là một thiết bị cấp ô tô (XA), nó có thể được sử dụng trong các hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS), hệ thống thông tin giải trí trên xe và hệ thống điều khiển cơ thể.lõi Cortex-R5 xử lý các chức năng điều khiển thời gian thực (như điều khiển lái và phanh), trong khi lõi Cortex-A53 xử lý các nhiệm vụ phức tạp như nhận dạng hình ảnh và truyền dữ liệu.đáp ứng nhu cầu về hiệu suất thời gian thực của ngành điện tử ô tôNgoài ra, gói nhỏ gọn của nó phù hợp với môi trường không gian hạn chế điển hình cho các ứng dụng trên xe.

2. Lĩnh vực Tự động hóa công nghiệp

Thích hợp cho cổng Internet công nghiệp của vật (IIoT), thị giác máy, điều khiển chuyển động công nghiệp, PLC và các thiết bị khác.Sự mở rộng giao diện I / O tốc độ cao và xử lý tín hiệu thời gian thực được đạt được thông qua logic lập trình, trong khi lõi Cortex-A53 chạy các giao thức công nghiệp (như Ethernet / IP và Profinet) và phần mềm quản lý dữ liệu.cho phép điều khiển thông minh và tự động các thiết bị công nghiệp để tăng hiệu quả sản xuất và độ chính xác điều khiển, đồng thời đáp ứng các yêu cầu của môi trường nhiệt độ khắc nghiệt và chống nhiễu trong môi trường công nghiệp.

3Lĩnh vực thiết bị y tế

Thích hợp cho thiết bị hình ảnh y tế (như thiết bị chẩn đoán siêu âm và màn hình di động) và thiết bị giám sát y tế.Máy tính đồ họa Mali-400 MP2 cho phép hiển thị và xử lý hình ảnh y tế trong thời gian thực, trong khi lõi Cortex-A53 xử lý lưu trữ và truyền dữ liệu.Thiết bị này có độ tin cậy cao và tính năng năng lượng thấp đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị y tế, đồng thời đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp về thu nhỏ và tiêu thụ năng lượng thấp, do đó phù hợp với các yêu cầu thiết kế của các thiết bị y tế di động.

4Các lĩnh vực khác

Hơn nữa, nó có thể được áp dụng cho các kịch bản như kiểm soát máy bay không người lái, cơ sở hạ tầng truyền thông, vô tuyến di động được xác định bởi phần mềm và điện tử máy bay.nó có thể cho phép kiểm soát thái độ bay, truyền hình và xử lý hình ảnh; trong cơ sở hạ tầng truyền thông, nó có thể thực hiện phân tích tín hiệu và chuyển đổi giao thức.Nhờ kiến trúc đa lõi khác nhau và khả năng lập trình linh hoạt, nó thích nghi với các yêu cầu đa dạng của các kịch bản khác nhau, cung cấp các giải pháp cốt lõi hiệu suất cao, đáng tin cậy cao cho các hệ thống nhúng khác nhau.

IV. Tóm lạiXAZU2EG-1SBVA484Q

Xilinx XAZU2EG-1SBVA484Q quad-core ZynqTM UltraScale + TM MPSoC FPGA là một thiết bị lõi nhúng kết hợp hiệu suất cao, độ tin cậy cao và tính linh hoạt cao.Thông qua sự tích hợp sâu sắc của một kiến trúc đa lõi đa dạng với logic có thể lập trình, nó đạt được một thiết kế tích hợp cho xử lý ứng dụng, kiểm soát thời gian thực, gia tốc đồ họa và logic tùy chỉnh.Các tài nguyên giao diện rộng lớn và hỗ trợ hệ sinh thái toàn diện làm cho nó lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi như điện tử ô tô, tự động hóa công nghiệp và thiết bị y tế. Nó cung cấp cho các nhà phát triển một giải pháp tích hợp cao, năng lượng thấp, dễ phát triển,giúp đẩy nhanh việc triển khai sản phẩm và tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trườngLà một thành viên quan trọng của AMD Zynq UltraScale + MPSoC series, thiết bị này, với tỷ lệ hiệu suất-năng lượng tuyệt vời và khả năng mở rộng,đã trở thành một trong những lựa chọn ưa thích cho thiết kế hệ thống nhúng.