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モバイルに派生したFPGAが幅広く展開へ

Mobile-Influenced FPGAs Going Broad
Posted 04/17/2018 by Hussein Osman

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インテリジェントエッジソリューションの実装の複雑さは、様々なアプリケーションで新旧インターフェースを備えたデバイスへの適応など、多くの課題を生み出しています。また、多くのアプリケーションでは、低消費電力・低コストで、処理データの収集ができる計算エンジンを必要とします。

システム設計者として、私は長年FPGAに携わってきました-チップを引き出す前にプロセッサと周辺機器サブシステム全体を実装してIPを有効にすることが可能なタイプのFPGAです。同じFPGAはかつて、ルーターやスイッチのネットワークプロセッサに実装されていました。これらのFPGAは何千ドルものコストがかかり、何ワットもの電力を消費します。iCE40 UltraPlus FPGAは低コストで電力効率の高い接続と計算向けのソリューションを提供します。もしあなたが今、高度な並列計算が必要なソリューションを開発中で、DSP機能、アンブルメモリ、柔軟なI/Oを搭載したシングルデバイスをお探しでしたらら、iCE40 UltraPlus FPGA.をご検討ください。

今の世代のFPGAは3K-5K LUTを備えており、静的モードでは100uA以下で動作し、オンの間は1〜10mAです。このデバイスは幅広い種類のインターフェース、DSIレーンからドライブディスプレイ、VGA並列カメラインターフェースおよびデジタルマイクロフォン入力から標準I2C、SPI、I2SとUARTに通信できます。このような入出力の多様性により、設計者は多くのセンサータイプのデータを駆動、インターフェイス、処理することができます。このデバイスは魅力的なアーキテクチャ、低消費電力、2.5mm x 2.5mmの小型PLL、メモリ、DSPを内蔵しています。

IoTデバイスは現在、周りの環境を感知するために多くの異なるセンサータイプを備えています。いくつかのセンサータイプは時には休止状態であっても多くのデータを生成し、デバイスは絶えず電力を消費しています。膨大な数のセンサーは革新的なセンサーフュージョンやバッファーソリューションが必要です。また、設計者はデータの取り込み、集約、暗号化、バッファー、前処理、タイムスタンプが求められます。工場の自動化、工業試験用機器、セキュリティカメラアプリケーション向けに、iCE40 UltraPlusは適切なI / O数、内部リソース、そしてソリューションをカスタマイズするためのLUTを備えています。

サブシステムまたは複数のPCBを持つシステムにおいて、相互接続性は、高価で、汚れや水が入り込むことでエラーが発生しやすいコネクタか、もしくはアンテナとして機能し、EMIをシステムの残りに伝送できる高価なフレックスケーブルです。iCE40 UltraPlusは信号集約と分散アプリケーションでこの問題を解決します。このデバイスは異なるインターフェースからデータを集約し、最大8Mbpsの速度で単一のワイヤにシリアル化し、情報を集約して配信することで、簡単なシステム設計と防水、防塵製品を実現します。これは、滅菌医療環境や、システムに水が入ることで装置に損傷を与える可能性のある多くの現場で理想的です。

IoTアプリケーションにおいて、エッジデバイスをクラウドに接続するための低消費電力ワイヤレスソリューションが必要です。LoRa(長距離)は伝送コストが低いため、トラクションを獲得する1つのインタフェースです。デバイスは、間隔を置いて送信されるデータを集約、処理、バッファーすることで、インタフェースの電力消費の最適化が可能です。継続的なデータ収集と解析を可能にするため、LoRaは低消費電力でワイヤレスな接続において、魅力的な設計オプションを提供します。ニューヨークのような都市では、LoRaを実装することで、リソースの消費を記録し、汚染、騒音や犯罪報告などの様々なアプリケーション環境データを監視できます。

私は最新ブログの1つで、パターン検出器、特に顔検出を実装するためのニューラルネットワーク(NN)の使用について話しました。この設計は同じデバイスを使って実行され、幅広い機能 の数々を紹介しています。RISC-Vプロセッサとシングルチップソリューションのアクセラレータとともに、2組のNNが実装されました。このソリューションは、スマートドアベル、スマートドア、セキュリティシステム向けのアプリケーションをきっかけに開発されました。常時オンで、常に認識が行われる顔検出には、1mWというクラス最高の消費電力です。

このデバイスのリソースを利用するには、VerlogやVHDLなどのハードウェア記述言語に精通している必要があります。上記のアプリケーションを可能にするために、Lattice Radiantソフトウェアツールと使用例とIPが提供されています。これらのIPには、SPI、I2C、I2S、およびUARTが含まれており、様々なセンサーとのインターフェイス、集約アプリケーションおよび分散アプリケーションで使用されます。Lattice Radiantは、圧倒的な使い易さで予測可能な設計コンバージェンスを提供します。統合されたデータベース、設計制約フロー、タイミング解析を利用し、コンバージェンスの予測性が保証されます。

iCE40 UltraPlus FPGAの主な接続機能を迅速に評価する必要がある場合、ぜひラティスのiCE40 UltraPlusブレークアウトボードをご検討ください。数多くのディスプレイと画像センサーを含むモバイル開発プラットフォーム、またはGnarly Grey社による超低コストのUPduino Arduino互換ボードもぜひお試しください。

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