Поскольку ресурсоемкие системы машинного зрения интегрируются на периферии сети, ПЛИС становятся предпочтительной гибкой платформой для разработок следующего поколения. Помимо требований к более высокой пропускной способности, развернутые интеллектуальные системы имеют компактные размеры и строгие ограничения по тепловому и энергопотреблению.
Инициатива Smart Embedded Vision предоставляет набор FPGA-решений, включающий IP-блоки, аппаратное обеспечение и инструменты для создания малогабаритных и энергоэффективных систем машинного зрения, предназначенных для промышленного, медицинского, вещательного, автомобильного, аэрокосмического и оборонного рынков.
После запуска этой инициативы компания Microchip добавила в свой ассортимент следующие продукты, отвечающие требованиям к проектированию интеллектуальных систем машинного зрения:
• IP-интерфейс последовательного цифрового интерфейса (SDI) – Этот интерфейс, предназначенный для передачи несжатых видеоданных по коаксиальному кабелю, доступен в нескольких скоростях: HD-SDI (1,485 Гбит/с, 720p, 1080i), 3G-SDI (2,970 Гбит/с, 1080p60), 6G-SDI (5,94 Гбит/с, 2Kp30) и 12G-SDI (11,88 Гбит/с, 2Kp60).
• IP-интерфейс MIPI-CSI-2 со скоростью 1,5 Гбит/с на линию – MIPI-CSI-2, широко используемый в промышленных камерах, представляет собой интерфейс датчика, соединяющий датчики изображения и ПЛИС. Семейство PolarFire обеспечивает скорость приема до 1,5 Гбит/с на линию и скорость передачи до 1 Гбит/с на линию.
• SLVS-EC Rx со скоростью 2,3 Гбит/с на линию – SLVS-EC Rx — это IP-интерфейс датчика изображения, совместимый с камерами высокого разрешения. Клиенты могут развернуть ядро FPGA SLVS-EC Rx с двумя или восемью линиями.
• Гигабитный MAC для нескольких скоростей – Семейство PolarFire обеспечивает скорости 1, 2,5, 5 и 10 Гбит/с на физическом уровне Ethernet, что позволяет удовлетворить потребность в IP MAC для автоматически согласовываемого USXGMII (Universal Serial 10 GE Media Independent Interface).
• IP-интерфейсы хоста и устройства CoaXPress v1.1 со скоростью 6,25 Гбит/с – CoaXPress — это стандарт, используемый в высокопроизводительных системах машинного зрения, медицинской и промышленной инспекции. Microchip, следуя дорожной карте развития этого стандарта, поддерживает CoaXPress v2.0, который удваивает пропускную способность до 12,5 Гбит/с.
• HDMI 2.0b – IP-ядро HDMI обеспечивает разрешение до 4K при 60 кадрах в секунду для передачи и 1080p при 60 кадрах в секунду для приема.
• Пакет IP-ядер обработки изображений PolarFire FPGA – включает MIPI-CSI-2 и IP-ядра обработки изображений для обнаружения границ, альфа-композиции и улучшения изображения с регулировкой цвета, яркости и контрастности.
• Расширенная экосистема сторонних разработчиков – Инициатива Smart Embedded Vision включает Kaya Instruments, которая поставляет IP-ядра PolarFire FPGA для CoaXPress v2.0 и 10 GigE vision в экосистему сторонних разработчиков Microchip. Также в эту экосистему входят Alma Technology, Bitec и ASIC Design Services, компания, занимающаяся искусственным интеллектом, которая предоставляет среду Core Deep Learning (CDL) для создания маломощной платформы обработки изображений и видео на основе сверточных нейронных сетей (CNN) для встроенных и периферийных вычислительных приложений.
FPGA-микросхемы PolarFire позволяют снизить общее энергопотребление на 30–50% по сравнению с FPGA-микросхемами среднего ценового сегмента на основе SRAM (статической оперативной памяти) от конкурентов.
Компоненты этого семейства, включающие от 100 000 до 500 000 логических элементов (ЛЭ), снижают статическое энергопотребление в пять-десять раз, что делает их идеальными для новой линейки периферийных устройств, использующих интенсивные вычисления, в том числе установленных в условиях с ограничениями по тепловому режиму и энергопотреблению.
В дополнение к высокоскоростным ядрам IP для обработки изображений и пакету IP-ядер для обработки изображений PolarFire, доступен новый эталонный проект камеры на базе MIPI-CSI2 для машинного обучения в интеллектуальных встраиваемых системах. Этот эталонный проект, основанный на комплекте обработки изображений и видео PolarFire FPGA с использованием алгоритмов вывода от ASIC Design Services, предоставляется бесплатно для ознакомления заказчику. Все решения Smart Embedded Vision поддерживаются пакетом проектирования SoC Libero® от Microchip.
Все IP-ядра поставляются через пакет Libero® SoC Design Suite и могут быть развернуты на комплекте обработки изображений и видео PolarFire FPGA, оценочной платформе для проектов интеллектуального встроенного машинного зрения. В настоящее время доступны следующие IP-ядра:
• HD-SDI (1,485 Гбит/с, 720p, 1080i)
• 3G-SDI (2,970 Гбит/с, 1080p60)
• MIPI-CSI-2
• Двухполосное ядро FPGA для приема SLVS-EC
• CoaXPress v1.1 6,25 Гбит/с
• HDMI 2.0: передача 4K при 60 кадрах в секунду и прием 1080p при 60 кадрах в секунду
В течение конца 2019 года будут постепенно добавляться следующие IP-ядра:
• 6G-SDI (5,94 Гбит/с, 2Kp30)
• 12G-SDI (11,88 Гбит/с, 2Kp60)
• MAC-интерфейс USXGMII
• Восьмиполосный приемник SLVS-EC
• CoaXPress v2.0 6,25 Гбит/с
• HDMI 2.0b 4K при 60 кадрах в секунду на приеме
Пакет программного обеспечения для обработки изображений PolarFire теперь доступен по цене 1499 долларов, а комплект MPF300-VIDEO-KIT, также доступный для покупки, стоит 999 долларов.
