Şirket Blog About LIFCL-40-9BG400I Lattice CrossLink -NX Gömülü FPGA 2.5G MIPI D-PHY ile

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. tedarik eder ve geri dönüştürür LIFCL-40-9BG400I 2.5G MIPI D-PHY ile donatılmış Lattice CrossLink-NX gömülü FPGA'yı.

LIFCL-40-9BG400I Lattice Semiconductor'ın CrossLink-NX serisinden, özellikle kenar gömülü vizyon sinyal işleme, yüksek hızlı görüntü verisi iletimi, sensör sinyal toplama ve hafif kenar yapay zeka çıkarım uygulamaları için tasarlanmış yüksek performanslı, düşük güçlü gömülü FPGA çekirdek cihazıdır. Lattice'in gelişmiş Nexus 28nm FD-SOI işlem platformu kullanılarak üretilen bu cihaz, kompakt paketlemeyi, ultra düşük çalışma gücü tüketimini, ultra hızlı anlık yapılandırma yeteneklerini ve yüksek güvenilirlikli endüstriyel sınıf operasyonel kararlılığı mükemmel bir şekilde dengeler. Çekirdek, standart olarak 2.5G hızlı MIPI D-PHY donanım çekirdek alıcı-verici modülü ile birlikte gelir, bu da onu endüstriyel gömülü vizyon, araç içi akıllı algılama, tüketici elektroniğinde yüksek çözünürlüklü görüntü birlikte çalışabilirliği ve kenar akıllı terminallerde sinyal dönüşümü için tercih edilen programlanabilir mantık çekirdek çipi haline getirir. Çeşitli zorlu gömülü senaryolarda yüksek hızlı seri veri iletimi ve gerçek zamanlı mantık kontrolünün ikili çekirdek gereksinimlerini tam olarak karşılar.

I. LIFCL-40-9BG400I Temel İşlem ve Çekirdek Donanım Mimarisi

LIFCL-40-9BG400I gömülü FPGA, 28nm FD-SOI özel işlemi üzerine kurulmuştur. Geleneksel FPGA'larda kullanılan toplu silikon işlemine kıyasla, programlanabilir geri besleme sapması ayarlama yeteneklerine sahiptir. Bu, gerçek gömülü iş yükü taleplerine göre cihaz performansı ve güç tüketimi oranlarının dinamik, ince ayarlı optimizasyonuna izin vererek, hafif yükler altında düşük güçlü bekleme, yüksek yük, yüksek performanslı çalışma sağlar. Ayrıca, sınıfındaki FPGA'lar arasında sınıfının en iyisi yumuşak hata dayanıklılığına sahiptir ve güvenilirliği, karşılaştırılabilir rakiplerden yüz kat daha fazladır. Uzun süreli sürekli çalışma sırasında olağanüstü kararlılık sunar ve elektromanyetik parazit ve sıcaklık dalgalanmalarının önemli olduğu endüstriyel alanlar ve otomotiv uygulamaları gibi zorlu çalışma ortamları için mükemmeldir.

Çekirdek mantık kaynak yapılandırması açısından, LIFCL-40-9BG400I yaklaşık 39K mantık işleme birimi ile donatılmıştır, bu da karmaşık gömülü mantık zamanlama kontrolünü, çok kanallı sinyal verisi kodlama ve kod çözme, görüntü verisi ön işleme ve hafif kenar yapay zeka çıkarım algoritmalarının dağıtımını desteklemek için yeterlidir; EBR ve LRAM modüllerinin bir kombinasyonunu içeren 2.9MB yüksek kapasiteli gömülü bellek kaynaklarına sahiptir. Bu, harici yüksek kapasiteli bellek çipleri ihtiyacını ortadan kaldırır, kritik görüntü karelerinin önbelleğe alınmasına, yapılandırma verilerinin depolanmasına ve gerçek zamanlı hesaplamalar için ara verilerin geçici olarak depolanmasına olanak tanır. Bu, gömülü terminallerin çevre devre tasarımını basitleştirir, genel güç tüketimini ve PCB alan gereksinimlerini azaltır. Ayrıca, görüntü ölçekleme, piksel ön işleme ve yapay zeka matris işlemleri gibi kayan nokta ve çarpma yoğun işlemler için donanım hızlandırması sağlayan 56 adet yüksek performanslı 18x18 donanım çarpıcısı entegre eder, böylece gömülü vizyon verisi işlemenin gerçek zamanlı performansını önemli ölçüde artırır.

LIFCL-40-9BG400I bilimsel olarak düzenlenmiş bir pin düzenine sahip 400 pinli CABGA minyatür yüzey montajlı pakete yerleştirilmiştir, bu da kompakt gömülü cihazlarda yüksek yoğunluklu PCB yönlendirmesi için uygundur; standart bir 1V çekirdek besleme gerilimi üzerinde çalışır ve basit çevre güç kaynağı mimarisi, çeşitli gömülü sistemlerde geleneksel güç modülleriyle uyumluluğu sağlar. Cihaz, endüstriyel sınıf sıcaklık aralığında çalışır, -40°C ila +100°C arasındaki geniş bir sıcaklık ortamında sürekli ve kararlı performans sağlar. Dış mekan ekipmanlarında, endüstriyel kontrol kabinlerinde ve hem iç hem de dış araç bölmelerinde bulunan aşırı yüksek ve düşük sıcaklıklara dayanır, performans düşüşü veya operasyonel sorunlar olmadan 7/24 çalışır.

II. Standart 2.5G MIPI D-PHY'li LIFCL-40-9BG400I Çekirdeğinin Temel Özellikleri

LIFCL-40-9BG400I'nin en belirgin avantajı, yerleşik 2.5G hızlı MIPI D-PHY donanım çekirdek alıcı-vericisinin yerel entegrasyonunda yatmaktadır. Bu, MIPI CSI-2 kamera görüntü yakalama ve MIPI DSI yüksek çözünürlüklü ekran sürücüsü gibi yüksek hızlı görüntü verisi değişim senaryoları için özel olarak donanım açısından optimize edilmiştir, harici PHY arayüz çipleri ihtiyacını ortadan kaldırır. Yüksek hızlı seri görüntü sinyallerinin iletimini, alımını, ayrıştırılmasını ve iletilmesini yerel olarak işler, gömülü vizyon sistemlerinin donanım mimarisini önemli ölçüde basitleştirir, sinyal zinciri kayıplarını ve çevre hata noktalarını azaltır ve genel sinyal iletim kararlılığını artırır.

Bu MIPI D-PHY donanım çekirdeği, çift kanallı, dört kanallı bir donanım mimarisi kullanır. Her PHY donanım çekirdeği, kanal başına maksimum 2.5 Gbps yüksek hızlı veri aktarım hızını destekler; birden fazla kanal birlikte çalıştığında, yüksek çözünürlüklü 1080p ve 2K çözünürlüklü kameralardan gerçek zamanlı görüntü yakalama ve iletim gereksinimlerini ve yüksek yenileme hızına sahip yüksek çözünürlüklü ekran panellerinin sinyal sürücü taleplerini kolayca karşılayabilirler. PHY modülü, donanım düzeyinde sinyal zamanlama kalibrasyonu ve optimize edilmiş diferansiyel sinyal parazit direncine sahiptir. Gömülü cihazlara özgü karmaşık elektromanyetik çalışma ortamlarında, iletim sırasında sinyal zayıflamasını, zamanlama kaymalarını ve veri paketi kaybını etkili bir şekilde bastırarak, yüksek çözünürlüklü görüntü verilerinin yüksek hızlı, kayıpsız ve düşük gecikmeli çift yönlü iletimini sağlar. FPGA'larla harici MIPI arayüz çipleri kullanan geleneksel çözümlere kıyasla, yerel olarak entegre D-PHY mimarisi bağlantı gecikmesini önemli ölçüde azaltır. Ek mantık kod çözme veya adaptasyon gerektirmez ve güç açıldığında sinyal bağlantısı başlatılması hızla tamamlanır, bu da gömülü vizyon cihazlarında düşük gecikmeli görüntü işleme çekirdek gereksinimini mükemmel bir şekilde karşılar.

Ayrıca, MIPI D-PHY donanım çekirdeği, birden fazla MIPI görüntü sinyalinin toplama, bölme, çoğaltma ve köprüleme sağlayan esnek sinyal yapılandırması ve genişletilmesini destekler. Gerçek zamanlı toplama ve ön işleme için birden fazla yüksek çözünürlüklü kameradan çok kanallı görüntü verilerini aynı anda yakalayabilir veya tek bir yüksek çözünürlüklü görüntü sinyalini birden fazla ekran terminaline dağıtabilir, bu da onu çok kameralı senkronize yakalama, çok ekranlı senkronize ekran ve görüntü sinyali bölme ve yedekleme gibi çeşitli gömülü vizyon uygulamaları için uygun hale getirir. Donanım devresinde değişiklik gerektirmeden son derece yüksek programlanabilir esneklik sunar; farklı görüntü iletim topolojisi gereksinimleri yalnızca FPGA mantık programlaması aracılığıyla karşılanabilir.

III. LIFCL-40-9BG400I Cihazının Çekirdek Farklılaştırılmış Performans Avantajları

İlk olarak, LIFCL-40-9BG400I, gömülü gerçek zamanlı başlangıç senaryoları için önemli bir vurgu olan ultra hızlı anlık yapılandırma yeteneklerine sahiptir. Bu FPGA cihazı, yalnızca 3 ms içinde G/Ç yapılandırmasını tamamlar ve tam cihaz yapılandırması 8 ms'yi geçmez. Başlatma ve mantık yükleme, güç açıldıktan sonra milisaniyeler içinde tamamlanır, bu da uzun ısınma sürelerine olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Geleneksel FPGA'larda tipik olan başlangıç gecikmesinden kaynaklanan operasyonel gecikmeleri ortadan kaldırarak, 'başlat ve çalıştır' otomotiv sistemleri, endüstriyel ekipmanların hızlı güç açma sıfırlaması ve taşınabilir gömülü terminallerin anında uyandırılması gibi katı başlangıç gecikmesi gereksinimlerine sahip uygulamalar için mükemmeldir.

İkinci olarak, LIFCL-40-9BG400I düşük güç tüketimini yüksek güvenilirlikle birleştirerek, gömülü pasif, pille çalışan ve uzun süre gözetimsiz cihazlar için uygun hale getirir. 28nm FD-SOI işlemi üzerine inşa edilen çipin statik bekleme ve dinamik çalışma güç tüketimi, sektördeki en düşükler arasındadır. Uzun süreli sürekli çalışma taleplerini karşılamak için doğal konveksiyon yeterli olduğundan karmaşık soğutma modülleri gerektirmez, bu da onu taşınabilir IoT vizyon terminalleri ve dış mekan pille çalışan izleme ekipmanları gibi güç açısından hassas senaryolar için uygun hale getirir; Dahası, cihaz radyasyona ve yumuşak hatalara karşı mükemmel direnç sunar, program çökmeleri veya mantık kesintileri gibi hatalar olmadan uzun süreli çalışma sırasında kararlı mantık performansı sağlar, bu da endüstriyel otomasyon, demiryolu taşımacılığı ve araç içi endüstriyel kontrol sistemleri gibi yüksek güvenilirlikli uygulamalar için uygun hale getirir.

Üçüncü olarak, LIFCL-40-9BG400I geniş bir gömülü çevre birimleri yelpazesiyle birlikte çalışmayı kolaylaştıran olağanüstü arayüz uyumluluğu sunar. Çekirdek MIPI D-PHY arayüzüne ek olarak, çip yerel olarak LVDS, subLVDS, OpenLDI, SGMII ve diğer ana akım yüksek hızlı endüstriyel ve ekran arayüzlerini destekler, MIPI sinyalleri ile LVDS, Ethernet ve SGMII sinyalleri arasında sorunsuz çapraz protokol köprüleme ve dönüşüm sağlar. Bu, kameralar, FPGA işleme birimleri, ekran terminalleri ve kenar kontrol işlemcileri arasındaki sinyal etkileşim engellerini ortadan kaldırır, çok protokol heterojen gömülü sistemler için entegre tasarımı kolaylaştırır. Dahası, cihaza Lattice Radiant profesyonel FPGA geliştirme yazılımı eşlik eder, bu da geliştirme ve hata ayıklama sürecini basitleştirir. Hızlı mantık derlemesini, zamanlama simülasyonunu ve devre içi programlamayı destekler, gömülü vizyon ürünleri için Ar-Ge yineleme döngüsünü önemli ölçüde kısaltırken geliştirme engellerini ve Ar-Ge maliyetlerini düşürür.

IV. LIFCL-40-9BG400I

için Tipik Gömülü Çekirdek Uygulama Senaryoları

1. Endüstriyel Gömülü Vizyon ve Endüstriyel Kontrol: Endüstriyel yüksek çözünürlüklü vizyon denetim ekipmanları için çekirdek işleme birimi olarak hizmet verebilir. 2.5G MIPI D-PHY donanım IP'si aracılığıyla, iş parçası yüzey kusurlarının gerçek zamanlı tespiti, boyut ölçümü ve görüntü ön işlemesi için endüstriyel yüksek çözünürlüklü alan tarama ve çizgi tarama kameralarına bağlanır. Görüntü yakalama, gerçek zamanlı işleme, sonuçların yerel olarak görüntülenmesi ve veri yüklemenin entegre yönetimini sağlamak için endüstriyel kontrol anakartları ve endüstriyel ekran panelleriyle senkron olarak arayüz oluşturur, bu da endüstriyel üretim hatlarında otomatik kalite denetimi ve endüstriyel ekipmanların görsel operasyon ve bakım izlemesi gibi senaryolar için uygundur.

2. Araç içi akıllı algılama ve kokpit ekran uygulamaları: Araç içi ileriye dönük ADAS algılama kameraları ve senkronize çok kameralı çevre görüş sistemleri için tasarlanmıştır, araç içi video verilerinin birden fazla akışını yüksek hızlı MIPI arayüzleri aracılığıyla gerçek zamanlı olarak iletir. Görüntü birleştirme ve bozulma düzeltme gibi ön işleme görevlerini gerçekleştirirken, aynı zamanda yüksek çözünürlüklü kabin içi gösterge panelleri ve merkezi kontrol ekranları için MIPI ekran sinyallerini sürer. Otomotiv uygulamalarına özgü zorlu sıcaklık dalgalanmaları ve elektromanyetik ortamlar altında kararlı çalışma taleplerini karşılar, araç içi vizyon sistemlerinin güvenli ve güvenilir çalışmasını sağlar.

3. Kenar tabanlı hafif yapay zeka vizyon terminali: Dahili donanım çarpıcıları ve mantık kaynaklarından yararlanarak, bu çözüm hafif görüntü tanıma ve nesne algılama yapay zeka çıkarım algoritmaları dağıtır. 2.5G MIPI D-PHY ile birlikte, kenar terminal kameralarından gerçek zamanlı görüntü yakalama ve yerel yapay zeka çıkarım analizi sağlar. Bulut bilişim gücüne ihtiyaç duymadan, akıllı güvenlik gözetimi, akıllı ev görsel algılama ve kenar IoT akıllı algılama terminalleri gibi hafif kenar yapay zeka gömülü senaryolar için uygun olan yerel çevrimdışı akıllı tanıma elde eder.