Mir science and technology development board evaluation MPSoC

Mill technology introduced MYD-CZU3EG development board is mounted is UltraScale + MPSoC internet device - XCZU3EG, which integrates four core Cortex-A53 processor, dual-core Cortex-R5 real time processing unit, and Mali-400 MP2 graphics processing unit and 16nm FinFET + programmable heterogeneous processing system logic combination of high performance, low power consumption, high scalability and other characteristics, in addition to this heterogeneous SOC, the board is also equipped with a rich interface and complete development information, let's take a closer look .

Out of the box
MPSoC

Warm colors and simple printed on the packaging line "Make Your idea Real".
MPSoC

After the box is placed in the liner board and ancillary equipment. In addition to the board, matching the power supply, data cable, SD card and CD-ROM, etc., can be considered complete.

Board Resource Introduction

I can not wait to open the board's anti-static bag. MYD-CZU3EG development board core board by a MYC-CZU3EG added MYB-CZU3EG base plate. The following is a radiator core board, which is a minimal system CPU modules, integrated main processor and the storage. Backplane is a peripheral interface board, and a plurality of integrated power interface to facilitate evaluation or integrated.
MPSoC development board

Here we look in detail the composition of the board detailed structure, first of all, the core board based on Xilinx XCZU3EG fully programmable processor, quad-core Cortex-A53 (Up to 1.5GHZ) + FPGA (154K LE), specific models: XCZU3EG-1SFVC784 , (future optional XCZU2CG, XCZU3CG, XCZU4EV, XCZU5EV), powerful performance; onboard 4GB DDR4 SDRAM (64bit, 2400MHZ) and a wealth of storage resources, calmly deal with complex calculations; onboard Gigabit Ethernet PHY and USB PHY, easy high-speed Internet, so luxurious configuration, the board size is only 62 * 50mm, is impressive.

Further, the board and the selection of material stress, allegedly using Intel power module, Panasonic M6 PCB sheet, Micron storage capacitors Murata, still very conscience.

底板的外设接口丰富,板载了串口,网口,HDMI,DP,SATA,PCIE,USB3.0 Type-C,LCD,PMOD,Arduino,FMC-LPC,TF 卡接口,SFP,ADC,CAN等多种接口,方便用户评估或集成。这些接口根据SOC的结构,有的接在PS端,有的接在PL端。
MPSOC

PS 单元:

  • 1 路千兆以太网
  • 1 路USB3.0 typeC 接口
  • 1 路DisplayPort 接口
  • 1 路PCIE2.1 x1 接口
  • 1 路SATA3.1 接口
  • 1 路CAN 接口
  • 1 路RS232 串口
  • 1 路TF 卡接口
  • 1 路I2C 接口
  • 1 个复位按键,2 个用户按键,
  • 1 路JTAG
  • 内置实时时钟
    PL 单元:
  • XADC 接口
  • 1 路Xilinx 标准LPFMC 接口
  • 1 路HDMI 接口,RGB 24bit,不支持音频
  • 1 路LCD DIP/LPC 接口,RGB 24bit,与HDMI 复用显示信号
  • 电阻式电容式触摸屏接口,集成在LCD 触摸屏接口
  • 2 路PMoD
  • 5 个电源指示灯
  • 4 路SFP 模块接口
  • 1 路Arduino 接口
    除了板卡之外,套件内的光盘提供了包括用户手册,使用示例、PDF底板原理图,外扩接口驱动,BSP 源码包,开发工具等,为开发者提供了完善的软件开发环境。
    Mir science and technology development board evaluation MPSoC
    Mir science and technology development board evaluation MPSoC
    不过现在的笔记本电脑已经很少带光驱了,拷出这些资料也着实废了笔者一番功夫,建议厂商换成U盘来装资料,会更方便一些。

Zynq UltraScale+ MPSoC介绍

1.真正的全可编程异构多处理SOC

在使用板子之前,我们先来了解一下这款板卡的核心芯片——XCZU3EG,这是Xilinx继ZYNQ-7000系列之后推出的真正的全可编程异构平台,Zynq® UltraScale+ MPSoC 器件不仅提供 64 位处理器可扩展性,同时还将实时控制与软硬件引擎相结合,支持图形、视频、波形与数据包处理。置于包含通用实时处理器和可编程逻辑的平台上,三个不同变体包括双应用处理器 (CG) 器件、四核应用处理器和 GPU (EG) 器件、以及视频编解码器 (EV) 器件, 为 5G 无线、下一代 ADAS 和工业物联网创造了无限可能性。

MYD-CZU3EG开发套件目前搭载的是EG,后期还可以选配CG或EV器件。EG 器件采用运行速率高达 1.5GHz 的四核 ARM® Cortex-A53 平台与双核 Cortex-R5 实时处理器、Mali-400 MP2 图形处理单元及 16nm FinFET+ 可编程逻辑相结合。

该开发板有着无与伦比的集成度、高性能和低功耗特点,与 Zynq-7000 SoC 相比,系统级性能功耗比提升5 倍,为交付最低系统功耗而精心设计,官方给出的典型应用包括基带 L1 加速、公共安全与移动无线电和8x8 100 MHz TD-LTE 远端射频单元等场景。

  1. 多媒体的理想系统

说到应用,不得不提Zynq UltraScale+ MPSoC最最擅长的领域——面向视频编解码器和图形引擎的前沿多媒体解决方案。赛灵思SoC为多媒体解决方案提供了多种支持,包括:

  • 集成型视频编解码器单元 (VCU)
  • 集成型图形处理单元 (GPU)
  • 含集成式 DisplayPort 接口模块
  • 集成型可编程逻辑 (PL)

EV 器件带有集成型 GPU 和H.264 / H.265视频编解码器,专为超高清 (UHD) 视频而设计带有集成型 H.264 / H.265 视频编解码器,能够同时编解码达 4Kx2K (60fps) 的视频,可实现单芯片4K视频处理,当然MYD-CZU3EG开发板使用的是EG器件,没有视频编解码器,但是有Mali-400 MP2 GPU。

Mali-400 MP2 GPU与 APU 直接绑定,还可在帧缓存中加速视频图形渲染,从而实现显示器输出。GPU 可通过独立的并行引擎进行像素渲染,速度远高于依靠 CPU 来处理图形,而且与需要设计人员添加片外 GPU 引擎的解决方案相比,成本与功耗均更低。GPU 通过全面可编程的架构加速 2D 和 3D 图形,该架构既支持基于着色器的图形 API ,也支持固定功能图形 API 。GPU 具有抗锯齿功能,能实现最佳图像质量,且几乎不会造成额外的性能损耗。Xilinx配套提供经实践检验的全套 Linux 驱动程序,能自动将图形命令从 APU 转到 CPU 处理。

另外,Zynq UltraScale+ MPSoC 提供高速互联外设,后者包含集成式 DisplayPort 接口模块。DisplayPort接口位于 PS 端,可多路复用至四个专用高速串行收发器中的两个,工作速率高达 6 Gb/s。该架构摆脱了对于额外显示芯片的需求,进一步降低了系统 BOM 成本。

DisplayPort 接口基于 VESA DisplayPort Standard Version 1 和 Revision 2a 开发,其提供的多个接口能处理来自 PS 或 PL 的实时音视频流,也能存储来自存储器帧缓存的音视频。它同时支持两个音视频流水线,支持 alpha 混合、chroma 复采样、色彩空间转换和音频混合等功能的动态渲染。DisplayPort 既可使用一个 PS PLL,也能使用 PL 的时钟生成像素时钟。

除视频编解码器和图形处理之外,多媒体应用还需要其他重要组件,如视频数据的输入输出管理 , 以及处理高速视频数据的功能。在 PL 内可设计定制化逻辑,用于捕获来自直播源的视频。例如,SDI RX、HDMI RX、MIPI CSI IP 等协议均可用于捕获不同来源的原始视频。视觉算法可用于采集来自原始数据的重要信息,如路标识别和针对驾驶员辅助技术的动作检测、视频监控面部识别、高级拍摄应用的物体与动作识别等。除收集数据外,算法还可用于音视频广播和视频会议等用例中处理与操控原始数据。考虑到今后几年视频分辨率不可避免的攀升态势,有关算法需要具备极高的工作速度。PL 为此类算法提供了所需的硬件加速功能,便于大幅提高性能,满足下一代技术需求。

Zynq UltraScale+ MPSoC 的灵活性能加速计算密集型应用程序,在 GPU、CPU 和 PL 之间共享工作负载,在 PL 中可卸载复杂的算数计算以实现硬件加速,并且在 APU 上可预先计算 OpenGL 着色语言 (GLSL) 一致变量。GPU 着色器核心上的计算仅适用于顶点和片断之间不同的值。整批顶点中所有保持常量的值在 CPU 上处理最为有效。

  1. 无与伦比的系统性能功耗比

Zynq UltraScale+ MPSoC 在设计之初就考虑了高效电源管理问题,该器件被分为四个电源域:

  • 处理系统 (PS) 中的电池电源域包含实时时钟和电池供电的 RAM。
  • PS 中的低电源域包含 RPU、通用外设、片上存储器 (OCM)、平台管理单元,以及配置安全单元。
  • PS 中的全电源域包含 APU、高速外设、系统存储器管理器和 DDR 控制器
  • 可编程逻辑 (PL) 位于自身的电源域中
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Zynq UltraScale+ MPSoC 含有可控制电源域的创新型平台管理单元 (PMU),。PMU 负责器件的安全管理,并监管电源域内的电源。不用的电源域可在启动时关闭,然后智能地通过中断或事件唤醒,实现精细的电源管理。

我们已经知道Zynq UltraScale+ MPSoC 内部分了多个处理核心,四核ARM Cortex-A53是应用处理单元,具有高效的基线性能,适合Linux应用处理;双核 ARM Cortex-R5是实时处理单元理想适用于低时延确定性应用,诸如安全模块和 APU 任务分担等,另外图形引擎,高速外设等针对特定应用做了优化,各个模块各司其职,系统性能明显提升。该器件采用了台积电 (TSMC) 的 16nm FinFET 工艺节点,。该工艺节点采用更高效的晶体管实现方案,具备最佳的开关速度以及比平面工艺更低的漏电流,因此能实现更高性能和更低功耗。从 28nm 的 Zynq-7000 到 16nm 的 Zynq UltraScale+ MPSoC,性能提升了 60%,功耗降低 20%,使原始处理器性能提升 2.7 倍。

示例

板子QSPI闪存预先烧录了Linux镜像,默认也是从QSPI闪存启动的,使用数据线连接板子串口和PC,连接电源,板子上电,打开putty,可以看到系统启动信息。通过命令行可以登录,默认密码是root。
Mir science and technology development board evaluation MPSoC

光盘中也提供了系统的镜像文件,用户如果不熟悉Linux系统编译,可以直接使用。
Mir science and technology development board evaluation MPSoC

另外,MYD-CZU3EG 光盘中提供了常用外设的演示程序,例如:

  • 使用Linux API 操作开发板上的LED
  • 使用Linux API 操作开发板上的按键
  • 使用Linux API 操作开发板上的CAN
  • 使用Linux API 进行网络通讯
  • 程序以及源码都位于“/Examples/”,用户可以根据目录内的Makefile 进行编译。

这里我们使用Xilinx Vivado新建一个HelloWorld工程,生成启动镜像,从TF卡启动。整个过程分为:

  • 生成开发板的硬件平台
  • 将硬件平台导出到SDK
  • 创建一个“HelloWorld”工程
  • 产生Boot Loader(fsbl)
  • SD card boot image is generated from the microSD start
    MPSoC platform development board (MYD-CZU3EG) core board performance profile powerful and reliable compact design, rich peripheral backplane interface resources, factory provides developers with a software development environment is also more perfect, ideal for AI, industrial control, embedded vision, the ADAS, algorithm acceleration, cloud, applications wired / wireless communication, and so do prototyping.

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