FPGAdventures do Hackster: uma nova jornada com o kit de vídeo Microchip PolarFire SoC

O FPGAdventures da Hackster inicia uma nova etapa de sua jornada, já que na Série 2 mergulhamos profundamente na mais recente placa de desenvolvimento da Microchip para seu SoC PolarFire - um novo dispositivo de baixo consumo de energia, mas de alto desempenho, que combina recursos flexíveis de matriz de portas programáveis ​​em campo (FPGA) com um quinteto de núcleos de processamento de classe de aplicativo construídos em torno da arquitetura de conjunto de instruções (ISA) RISC-V gratuita e de código aberto.

O PolarFire SoC Video Kit é construído, como o nome indica, em torno do PolarFire SoC para projetos relacionados a vídeo – e vem completo com um par de câmeras com sensor Sony de resolução 4K, dispostas em um alinhamento adequado para trabalho de vídeo estéreo. Com espaço para expansão de hardware, portas Ethernet duplas para comunicação e até mesmo um slot PCI Express, o PolarFire SoC Video Kit poderia ser o dispositivo ideal para experimentação de vídeo de ponta?

O PolarFire SoC Video Kit não é a primeira placa de desenvolvimento da Microchip a apresentar o dispositivo, é claro. Essa honra vai para o Icicle Kit, projetado como uma plataforma de uso mais geral para experimentar o SoC PolarFire – e que estava no centro de nosso FPGAdventures Series 1 anterior, que você pode ler na íntegra começando aqui.

Colocando as duas placas lado a lado, há uma mudança imediatamente óbvia: o PolarFire SoC Video Kit é consideravelmente maior que seu antecessor. Há o mesmo slot PCI Express Gen. 2 de quatro pistas na borda inferior e um cabeçalho mikroBUS para rápida expansão de hardware - mas aí as semelhanças terminam. O cabeçalho de entrada/saída de uso geral (GPIO) de 40 pinos do Kit Icicle foi substituído por um conector de alta densidade indiscutivelmente mais útil para uma placa FPGA Mezzanine (FMC). As duas portas Ethernet gigabit estão presentes e corretas, embora deslocadas para a borda superior, mas o slot para cartão SD de tamanho normal encolheu e agora é um slot para cartão microSD.

Talvez a mudança mais interessante entre as duas placas seja a inclusão não de uma, mas de duas portas HDMI 2.0 – uma entrada, uma saída. O Kit Icicle, por outro lado, não possui conectividade HDMI, tornando o Kit de Vídeo mais útil imediatamente para… bem, tarefas de vídeo. O destaque da nova placa, porém, é um conector de alta densidade na borda superior com conectividade MIPI Camera Serial Interface (CSI) – projetado para uso com uma placa filha equipada com duas câmeras Sony IMX334 com resolução 4K, posicionadas para imagens estéreo. tarefas.

É preciso dizer que essa placa filha provavelmente será uma escolha de design do tipo ame ou odeie. É uma placa rígida que se encaixa perfeitamente no conector CSI com os sensores voltados para fora, o que significa que não há necessidade de montar um suporte para que eles filmem qualquer coisa, exceto o teto - mas também significa que você não pode se mover para onde eles estão. sem girar toda a placa de desenvolvimento, não é uma tarefa fácil devido ao seu tamanho impressionante. Se estiver usando portas Ethernet, você também terá a tarefa de garantir que seus cabos não entrem no campo de visão das câmeras.

O próprio SoC PolarFire também é diferente entre as duas placas. O Kit Icicle usa o MPFS250T-FCVG484EES, enquanto o Kit de Vídeo usa o MPFS250TS-1FCG1152I. Visualmente, isso significa que o chip do Video Kit é visivelmente maior com um dissipador de calor mais robusto do que o do Icicle Kit; se você os dessoldasse olhasse por baixo, veria que isso se deve ao Kit Icicle usando um chip Ball Grid Array (BGA) de 484 derivações e ao Kit de Vídeo usando um com 1.152 derivações. Internamente, os dois são iguais, oferecendo 254k elementos lógicos de quatro entradas, 784 blocos matemáticos, 16 pistas SERDES com largura de banda de 12,7 Gbps e quatro núcleos de aplicativos RV64GC RISC-V rodando a 600 MHz - mas a diferença de empacotamento afeta quanto do chip a funcionalidade interna é exposta na placa host.

A ideia de um "FPGA específico para aplicação" parece ridícula, e certamente não é isso que a Microchip está oferecendo aqui: o PolarFire SoC no Video Kit é exatamente tão flexível e configurável quanto o do Icicle Kit, e - faltam recursos da placa como apesar do cabeçalho GPIO - tudo o que você pode fazer no Icicle Kit, você também pode fazer no Video Kit, que oferece uma ótima maneira de começar se você já tiver experiência com o Icicle Kit.