基于极火SoC FPGA器件的多功能、紧凑、高性能TySOM-M嵌入式开发板

具有强化 RISC-V 内核的高性能 FPGA 开发平台

随着RISC-V内核越来越多地应用于需要低功耗和高安全性的广泛应用中，拥有高性能和多功能的现场可编程门阵列（FPGA）开发平台和硬化的RISC-V内核非常重要。Aldec是电子设计自动化（EDA）的先驱和Mi-V生态系统的成员，开发并生产了TySOM-M，这是一个支持Linux®的多核RISC-V平台，采用PolarFire®片上系统（SoC）FPGA MPFS250T-FCG1152器件。该板包括多个具有双 FPGA 夹层卡 （FMC） 连接的外设，无需开发定制硬件即可支持各种应用。

这款紧凑型电路板（144 mm × 100 mm）非常适合针对软件定义无线电 （SDR）、机器学习 （ML）、物联网 （IoT）、工业自动化、汽车、航空航天和国防、无线接入网络和蜂窝基础设施的安全节能设计的开发/原型设计。

电路板支持包 （BSP） 包括参考设计、微处理器子系统 （MSS） 配置、Hart 软件服务 （HSS） 配置、Yocto 项目的 Aldec 元层和裸机应用，所有这些都可用于构建定制设计。

 

芯片组/芯片组： 微芯片极火®芯片 MPFS250T-FCG1152 多核RISC-V处理器 SiFive E51 显示器核心 （1 × RV64IMAC） SiFive U54 应用内核（4 × RV64GC） FPGA：254K 逻辑单元，17.6 Mb RAM 记忆 16 Gb FPGA DDR4 ×32 16 Gb MSS DDR4 ×36，带 ECC 64 Kb EEPROM 微型SD™插座 SPI 闪存 eMMC

接口 2×以太网 1× 个 USB 2.0 接口 USB 转 UART HDMI 输出 PCIe® ×4 Gen2 根目录 能 PMOD 连接器 2× 符合 Vita 57.1 标准的 FMC 连接器（HPC、LPC） 4× 个用户拨码开关 4× 个用户指示灯 温度和加速度计传感器 电流和电压监视器

 

为了便于使用，Aldec提供了FMC子卡的完整列表，这些子卡可与TySOM-M一起使用，以实现各种类型的I / O接口。举几个例子：

FMC-ADAS子卡

FMC-ADAS子卡支持使用TySOM对汽车和高级驾驶辅助系统（ADAS）设计进行原型设计和评估。它通过为 HSD 摄像头、雷达、激光雷达和超声波传感器提供接口和外设来扩展给定 FPGA 板的基本功能，这些传感器是 ADAS 应用的基础。例如，360°汽车视觉或后视摄像头应用和支持算法可以通过直接连接到FMC-ADAS卡上的FPD-Link III解串器（德州仪器DS90UB914Q-Q1）的HSD摄像头进行评估。

FMC-物联网子卡

FMC-IOT子卡提供了一组物联网应用嵌入式设计中常用的外设和接口。此类设计中使用了各种无线通信标准，该板支持使用任何 Wi-Fi®、蓝牙®、ZigBee、Sub-GHz 射频设备以及有线以太网和 USB 进行原型设计。
 

FMC-QSFP 子卡

FMC-QSFP 子卡提供带有标准 FMC 连接器的 FPGA 原型开发板的 QSFP+ 和 SFP+ 扩展。它可用于需要高带宽连接到外部环境的网络应用，例如实现高性能计算 （HPC） 或高频交易 （HFT） 中使用的低延迟高带宽链路。它在 QSFP+ 中支持每个通道 27.8125 Gb/s，这相当于每个 QSFP+ 连接器上的 100+ Gb/s，具体取决于主设备。

FMC-工业子卡

FMC-INDUSTRIAL子卡支持对需要标准串行通信接口的工业应用进行原型设计和评估，其版本针对QoS和抗恶劣条件进行了改进。该板包含 RS485 和 RS232 的隔离版本，这些版本在各个行业中都得到了很好的认可。此外，还有一个CAN控制器，它还提供了一个广泛用于汽车应用的隔离物理接口。除了硬化的串行接口外，工业应用经常利用标准计算机接口，因此该板提供USB 3.0。它可以通过Digilent PMOD模块进一步扩展。

FMC-PCIe 扩展子卡

FMC-PCIe 扩展子卡可用作 PCIe 根复合体，并为配备标准 PCIe 手指连接器的端点卡提供两个 PCIe ×4 接口或一个 PCIe ×8 接口，最高可达 ×16。该板底部包括两个 PCIe 连接器。有四条PCIe线，可以使用板上的无源开关在两个PCIe连接器之间切换。PCIe 和 FMC 连接器的 100 MHz 参考时钟是使用卡上的低压差分信号 （LVDS） 振荡器生成的。
 

为给定项目选择 FPGA 开发板并不像听起来那么容易。它需要事先进行细致的计划。可能发生的最坏情况之一是，在验证最终系统原型后，由于需求发生变化，需要新的I/O接口，但当前的FPGA板不支持新的I/O接口。采购新的FPGA板需要将整个系统设计迁移到新的芯片组。验证、实现和确认当然可以重新运行，但很可能会出现意外的问题和错误。为了避免这些潜在的项目问题，多功能性是关键，必须仔细考虑。

35 年来，Aldec 一直是我们 FPGA 业务部门的长期合作伙伴。Aldec 是 EDA 的先驱，也是 Mi-V 生态系统的成员。Aldec 提供中高密度 FPGA 和 SoC FPGA 所需的高级验证解决方案，包括混合硬件描述语言 （HDL） 仿真、代码覆盖、功能覆盖、基于断言的覆盖、约束随机仿真、静态 linting、时钟域交叉 （CDC） 分析和 FPGA 开发板。

审核编辑：郭婷