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多核SHARC+ARM SOC改善实时高端工业应用

未知 2019-07-18 10:53

  ADI日前针对汽车、消费级和专业级音响、多轴电机控制、能源分布系统等高性能应用,推出了全新SHARC处理器ADSP-SC58x和ADSP-2158x系列,共计8款产品。该系列采用两个增强型SHARC+内核和高级DSP加速器(FFT、FIR、IIR),105℃环境温度下功耗不到2瓦,峰值性能超过每秒24千兆浮点运算,据说可达前期SHARC产品的5倍以上,并超过最强劲竞争处理器达2倍以上。

  ADI Processor- DSP亚洲区域经理陆磊认为,业界现在对DSP在性能、功耗、软件IP保护和安全网络连接、代码管理等方面都提出了更为严苛的要求。比如DSP的实时算法复杂程度现在就在不断增加,传统的定点算法也正逐渐向浮点算法过度。尽管实时性能有限,但很多厂商仍然集成了ARM内核用于部分DSP信号处理任务。另一方面,行数更多的代码、测试/系统集成、调试和满足产品日程已经成为客户的首要挑战,他们不仅需要任何功率水平的运算性能和系统散热性能,更需要原厂对产品可靠性和长期供货做出承诺。

SHARC系列的新特性

  为什么选择Cortex-A5?

  ADSP-SC58x系列补充了SHARC+内核和DSP加速器系列,并新增了一款ARM Cortex-A5处理器,FPU和Neon DSP扩展指令集可以应付额外的实时处理任务与管理外设,以便连接音频、工业闭环控制和工业检测应用中的时间关键型数据。这些接口包括千兆以太网接口(支持AVB和IEEE-1588)、高速USB 接口、移动存储(包括SD/SDIO)、PCI Express和多种其他连接选项,以便打造出灵活而精简的系统设计。

SC589处理器框图

  ADSP-2158x系列(不包括ARM Cortex-A5内核)则是面向一般需要DSP协处理器的应用,包括两个SHARC+内核和DSP加速器,同时还带有与内核相匹配的一组外设。出于安全考虑,ADI还同时推出了ARM TrustZone安全功能以及一个板载的加密硬件加速器,对于可靠性至关重要的应用,可通过存储器奇偶校验和纠错硬件提高数据的完整性。

  对于为什么选择Cortex-A5内核,陆磊说这完全是基于和客户进行深入沟通后做出的决定。因为使用这两个系列的用户大多集中在汽车音响、消费类专业音响和电机控制领域,A5 内核四五百兆的处理能力就能够满足应用需求。他们更在意的,其实是系统整体功耗水平,如果选用A9、A15或是A53内核,就很难在性能与功耗之间实现平衡。

  为了进一步降低功耗,ADI这次在ADSP-SC58x系列中选用了两颗450MHz SHARC+内核,而不是直接将主频拉升至900MHz。这样做的目的,在于功耗与温度不是线性而是指数关系,一颗900MHz内核的功耗远远大于两颗450MHz内核,高温下更是如此,很难实现全速运行时系统功耗2W的目标。在软件IP保护日益成为工业安全领域的一个关切话题的情况下,新产品还提供了一个内部的加密硬件加速器,可提供快速安全引导以及解密和认证功能。

单芯片集成式SoC用于汽车音频放大器

  开源操作系统未来在工业领域更有前景

  ADSP-SC58x/2158x受Crosscore Embedded Studio开发工具套件支持,为设计工程师提供了交互式实时开发工具,帮助其优化设计、缩短上市时间。通过和Micrium合作,ADI在SHARC+和ARM Cortex-A5内核上推出了C/OSII andC/OS-III实时核心,以及运行于ARM Cortex-A5之上的Micrium USB主机、USB设备和文件系统堆栈。此外,ADI还提供了一款面向Cross Core Embedded Studio的Linux插件,使客户得以利用面向嵌入式Linux的通信堆栈和应用包,使其运行在ARM Cortex-A5内核上。

完整开发工具

  陆磊认为开源操作系统在未来工业领域中将会有更好的发展。很多用户目前确实都在用风河等操作系统,这点是不容否认的,毕竟人家有品牌知名度,也很稳定。但另一方面,风河产品的价格是比较贵的,随着用户技术能力的提高,他们掌握了越来越多的自主IP,完全自己掌控系统的心情就越迫切。基于这样的考虑,相当数量的用户开始在高端伺服驱动、马达控制领域选用开源操作系统,比如Linux OS,这个趋势目前来看已经很明显了。

  他同时否认了支持轻量级TCP/IP堆栈(LwIP)就会对系统安全性和稳定性产生影响的说法。这是一个认知上的误区。陆磊说,它们之间并不矛盾,即使是C OS,也是经过了相当多认证的,包括医疗、航空航天等高端应用。另一方面,操作系统轻量化在某种程度上对客户是利大于弊的,它提升了整个系统的响应速度,用户可以将更多资源投入到研究自身算法中。

  ADSP-SC58x和ADSP-2158x系列现在开始提供产品样片,同时提供全套开发工具。选项包括一个或两个SHARC+内核,带或不带ARM Cortex-A5内核,各种外设配置以及两种19mmx19mm BGA封装选择。这些产品的万片订量报价为17.00美元/片起。ADSP-SC589EZ-KIT-Lite 外加ICE-1000 仿真器和Cross Core Embedded Studio许可的限时特惠价为495美元。

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