Com a integração de sistemas de visão computacional de alta capacidade na extremidade da rede, os FPGA estão a tornar-se a plataforma flexível preferida para projetos de próxima geração. Além de exigirem uma maior capacidade de processamento de largura de banda, os sistemas inteligentes implementados apresentam dimensões reduzidas e restrições rigorosas de consumo de energia e temperatura.
A iniciativa Smart Embedded Vision disponibiliza um conjunto de FPGAs composto por IP, hardware e ferramentas para projetos de visão computacional de pequena dimensão e baixo consumo energético, destinados aos mercados industrial, médico, de radiodifusão, automóvel, aeroespacial e de defesa.
Após o lançamento desta iniciativa, a Microchip adicionou estes produtos para satisfazer os requisitos de design dos sistemas de visão inteligentes:
• IP de Interface Digital Serial (SDI) – Esta interface, concebida para transmitir dados de vídeo não comprimidos por cabo coaxial, está disponível a várias velocidades: HD-SDI (1,485 Gbps, 720p, 1080i), 3G-SDI (2,970 Gbps, 1080p60), 6G-SDI (5,94 Gbps, 2Kp30) e 12G-SDI (11,88 Gbps, 2Kp60).
• IP MIPI-CSI-2 com 1,5 Gbps por canal – O MIPI-CSI-2, normalmente utilizado em câmaras industriais, é uma interface de sensor que liga sensores de imagem e FPGAs. A família PolarFire consegue velocidades de receção até 1,5 Gbps por canal e velocidades de transmissão até 1 Gbps por canal.
• SLVS-EC Rx a 2,3 Gbps por canal – O SLVS-EC Rx é uma interface IP para sensores de imagem compatível com câmaras de alta resolução. Os clientes podem implementar um núcleo FPGA SLVS-EC Rx com duas ou oito vias.
• MAC Gigabit para múltiplas velocidades – A família PolarFire atinge velocidades de 1, 2,5, 5 e 10 Gbps na camada física Ethernet, permitindo à iniciativa satisfazer a necessidade de um MAC IP para a interface USXGMII (Universal Serial 10 GE Media Independent Interface) com negociação automática.
• IP CoaXPress v1.1 para host e dispositivo a 6,25 Gbps – O CoaXPress é uma norma utilizada em visão computacional de alto desempenho, medicina e inspeção industrial. A Microchip, que segue o roteiro de desenvolvimento desta norma, suporta o CoaXPress v2.0, que duplica a largura de banda para 12,5 Gbps.
• HDMI 2.0b – O núcleo IP HDMI atinge resoluções até 4K a 60 fps para transmissão e 1080p a 60 fps para receção.
• Pacote IP de Processamento de Imagem FPGA PolarFire – Incorpora MIPI-CSI-2 e IP de processamento de imagem para deteção de margens, composição alfa e melhoramento de imagem para ajustes de cor, brilho e contraste.
• Ecossistema de Terceiros Expandido – A iniciativa Smart Embedded Vision inclui a Kaya Instruments, que fornece núcleos IP FPGA PolarFire para o CoaXPress v2.0 e visão 10 GigE para o ecossistema de terceiros da Microchip. Também fazem parte deste ecossistema a Alma Technology, a Bitec e a ASIC Design Services, uma empresa de IA que fornece o ambiente Core Deep Learning (CDL) para facilitar uma plataforma de processamento de imagem e vídeo baseada em Redes Neurais Convolucionais (CNN) de baixo consumo para aplicações de computação embarcada e de borda.
Os FPGAs PolarFire reduzem o consumo total de energia entre 30% e 50% em comparação com os FPGAs de gama média baseados em SRAM (Memória Estática de Acesso Aleatório) dos seus concorrentes.
Os membros desta família, que integram 100 mil a 500 mil elementos lógicos (LE), reduzem o consumo de energia estática de cinco a dez vezes, tornando-os ideais para uma nova linha de dispositivos de bordo que utilizam computação intensiva, incluindo os instalados em ambientes com limitações térmicas e de energia.
Além dos núcleos IP de processamento de imagem de alta velocidade e do pacote IP de processamento de imagem PolarFire, está disponível um novo projeto de referência de câmara baseado na aprendizagem automática MIPI-CSI2 para sistemas embebidos inteligentes. Este projeto de referência, baseado no kit de processamento de imagem e vídeo FPGA PolarFire utilizando algoritmos de inferência da ASIC Design Services, está disponível gratuitamente para avaliação do cliente. Todas as soluções Smart Embedded Vision são suportadas pelo Libero® SoC Design Suite da Microchip.
Toda a propriedade intelectual (IP) é fornecida através do Libero® SoC Design Suite e pode ser implementada no kit de processamento de imagem e vídeo PolarFire FPGA, a plataforma de avaliação para projetos de Visão Embarcada Inteligente. Estes núcleos IP já estão disponíveis:
• HD-SDI (1,485 Gbps, 720p, 1080i)
• 3G-SDI (2,970 Gbps, 1080p60)
• MIPI-CSI-2
• Núcleo FPGA de recepção SLVS-EC de duas vias
• CoaXPress v1.1 de 6,25 Gbps
• HDMI 2.0 com transmissão 4K a 60 fps e recepção 1080p a 60 fps
Os seguintes núcleos IP serão adicionados gradualmente até ao final de 2019:
• 6G-SDI (5,94 Gbps, 2Kp30)
• 12G-SDI (11,88 Gbps, 2Kp60)
• MAC USXGMII
• Recetor SLVS-EC de oito pistas
• CoaXPress v2.0 de 6,25 Gbps
• HDMI 2.0b 4K a 60 fps na receção
O pacote IP de processamento de imagem PolarFire já está disponível por 1.499 dólares e o kit de vídeo MPF300, também disponível, tem um preço de 999 dólares.
