FPGA-lösungen für die intelligente Embedded-Bildverarbeitung

23rd July 2019
Posted By : Victoria Chercasova
FPGA-lösungen für die intelligente Embedded-Bildverarbeitung

Microchip kündigt über seine Tochtergesellschaft Microsemi seine Smart-Embedded-Vision-Initiative an, die Lösungen für die Entwicklung intelligenter Bildverarbeitungssysteme mit Microchips stromsparenden PolarFire FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) bereitstellt. Damit erweitert Microchip sein FPGA-Angebot für hochauflösende, intelligente Embedded-Bildverarbeitungssysteme um neue, verbesserte Hochgeschwindigkeits-Bildgebungsschnittstellen, ein IP-Paket (Intellectual Property) für die Bildverarbeitung und ein erweitertes Partner-Ökosystem.

Wesentliche Leistungsmerkmale:

  • Smart-Embedded-Vision-Initiative ermöglichtIntelligenz am Netzwerkrand mit schneller Bildverarbeitung
  • Für stromsparende, kleinformatige Bildverarbeitungsdesigns
  • Mit Schnittstellen, Hardware, Bildverarbeitungs-IP und einem erweiterten Partner-Ökosystem
  • Inklusive PolarFire FPGA-Video-/Bildverarbeitungskit und MIPI-CSI2-Kamera-Referenzdesign

Da rechenintensive Bildverarbeitungssysteme zunehmend am Netzwerkrand (Edge) integriert werden, sind FPGAs die bevorzugte flexible Plattform für Designs der nächsten Generation. Diese intelligenten Systeme erfordern eine Verarbeitung mit hoher Bandbreite sowie kleine Formfaktoren mit engen Grenzen hinsichtlich Temperaturverlauf und Stromverbrauch.

Die Smart-Embedded-Vision-Initiative umfasst verschiedene FPGA-Angebote, darunter IP, Hardware und Tools für stromsparende, kleinformatige Bildverarbeitungsdesigns in den Bereichen Industrie, Medizin, Rundfunk, Automotive, Luft-/Raumfahrt-/Verteidigungstechnik.

Mit dem Start der Initiative hat Microchip folgende Funktionen hinzugefügt, um die Designanforderungen für intelligente Bildverarbeitungssysteme weiter zu verbessern:

  • Serial Digital Interface (SDI) IP – Diese Schnittstelle wird zur Übertragung unkomprimierter Videodatenströme über Koaxialkabel verwendet und ist in mehreren Geschwindigkeiten

    verfügbar: HD-SDI (1,485 Gbit/s, 720p, 1080i), 3G-SDI (2,97 Gbit/s, 1080p60), 6G-SDI (5,94 Gbit/s, 2Kp30) und 12G-SDI (11,88 Gbit/s, 2Kp60).

  • Erweitertes Partner-Ökosystem– Die Smart-Embedded-Vision-Initiative stellt Kaya Instruments vor, die das Partner-Ökosystem von Microchip mit PolarFire FPGA-IP-Cores für CoaXPress v2.0 und 10 GigE Vision ausstattet. Zum Ökosystem gehören auch Alma Technology, Bitec und der KI-Partner (künstliche Intelligenz) ASIC Design Services, der ein CDL-Framework (Core Deep Learning) bereitstellt, das eine energieeffiziente CNN-basierte (Convolutional Neural Network) Bildverarbeitungs- und Video-Plattform für Embedded- und Edge-Computing-Anwendungen ermöglicht. 
  • PolarFire FPGA-Bildverarbeitungs-IP-Paket– Mit MIPI-CSI-2- und Bildverarbeitungs-IP zur Kantenerkennung, Alpha-Blending und Bildverbesserung für Farb-, Helligkeits- und Kontrastanpassungen.
  • HDMI 2.0b– Der HDMI-IP-Core unterstützt heute Auflösungen bis zu 4K bei 60 fps Senden und 1080p bei 60 fps Empfangen. 
  • 6,25 Gbit/s CoaXPress v1.1 – Host- und Device-IP– CoaXPress ist ein Standard, der in der Hochleistungs-Bildverarbeitung, Medizintechnik und industriellen Inspektion zum Einsatz kommt. Abgestimmt auf die Branchen-Roadmap für diesen Standard unterstützt Microchip CoaXPress v2.0, was die Bandbreite auf 12,5 Gbit/s verdoppelt.
  • Multiraten-Gigabit-MAC– Die PolarFire-Serie unterstützt Geschwindigkeiten von 1; 2,5; 5 und 10 Gbit/s über einen Ethernet-PHY. Damit kann die Initiative den Bedarf an universellem, seriellen 10 GE Media Independent Interface (USXGMII) MAC IP mit Auto-Negotiation abdecken.
  • 2,3 Gbit/s pro Lane SLVS-EC Rx– SLVS-EC Rx ist eine IP-Schnittstelle für Bildsensoren, die hochauflösende Kameras unterstützt. Kunden können einen 2- oder 8-Lane SLVS-EC Rx FPGA-Core implementieren. 
  • 1,5 Gbit/s pro Lane MIPI-CSI-2 IP – MIPI-CSI-2 wird für Industriekameras verwendet und ist eine Sensorschnittstelle, die Bildsensoren mit FPGAs verbindet. Die PolarFire-Serie unterstützt Empfangsgeschwindigkeiten bis zu 1,5 Gbit/s pro Lane und Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu 1 Gbit/s pro Lane.

PolarFire-FPGAs verbrauchen 30 bis 50% weniger Strom als vergleichbare SRAM-basierte (Static Random Access Memory) Midrange-FPGAs. Mit Varianten von 100K bis 500K Logikelementen (Les) bieten sie eine 5- bis 10-mal geringere statische Stromaufnahme und eignen sich daher für neue, rechenintensive Edge-Einrichtungen, einschließlich solcher, die enge Grenzen hinsichtlich Temperaturverlauf und Stromverbrauch setzen. 

Zusätzlich zu den neuen, schnellen Bildverarbeitungs-IP-Cores und dem PolarFire-Bildverarbeitungs-IP-Paket steht ein neues Referenzdesign für MIPI-CSI2-basierte Kameras mit Maschinenlernen für intelligente Embedded-Bildverarbeitungssysteme zur Verfügung. Basierend auf dem PolarFire-FPGA-Bildverarbeitungs-/Video-Kit, das Inferenzalgorithmen des Microchip-Partners ASIC Design Services verwendet, können Kunden das Referenzdesign kostenlos evaluieren. 

Alle Smart-Embedded-Vision-Lösungen werden von der Libero®SoC Design Suite, dem umfassenden Entwicklungstool von Microchip, unterstützt. 

Das über Libero verfügbare IP lässt sich auf dem PolarFire-FPGA-Video-/Bildverarbeitungskit,der Evaluierungsplattform für intelligente Embedded-Bildverarbeitungsdesigns, implementieren. Die folgenden IP-Cores sind ab sofort erhältlich: 

  • HD-SDI (1,485 GBit/s, 720p, 1080i)
  • 3G-SDI (2,97 GBit/s, 1080p60) 
  • MIPI-CSI-2
  • 2-Lane SLVS-EC Rx FPGA Core
  • 6,25 GBit/s CoaXPress v1.1
  • HDMI 2.0 4k bei 60 fps Senden und 1080p bei 60 fps Empfangen

Die folgenden IP-Cores werden schrittweise bis Ende 2019 hinzugefügt:

  • 6G-SDI (5,94 GBit/s, 2Kp30) 
  • 12G-SDI (11,88 GBit/s, 2Kp60)
  • USXGMII MAC 
  • 8-Lane SLVS-EC Rx
  • 6,25 GBit/s CoaXPress v2.0
  • HDMI 2.0b 4k bei 60 fps Empfangen 

Das PolarFire-Bildverarbeitungs-IP-Paket ist zum Preis von 1499 US-$; das MPF300-VIDEO-KIT für 999 US-$ erhältlich.





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