Многоядерный ЦСП (DSP) от компании Элвис

Прошлый год оказался богатым на премьеры для отечественной электроники. Одной из позитивных новостей стало объявление компанией Элвис о начале продаж нового цифрового сигнального процессора (ЦСП) с 6-ядерной гетерогенной архитектурой 1892ВМ14Я — «Мультиком-02» (МСom-02). Несмотря на то, что этот продукт изначально разрабатывался как нишевое решение для создания отечественных систем машинного зрения и IP-камер, он имеет высокий потенциал и для использования в целом ряде других приложений.

Рис. 1. Новый многоядерный сигнальный микропроцессор от компании ЭЛВИС

Электроника и электронные компоненты от российских разработчиков и производителей неизменно вызывают повышенный интерес. В прошлом году потребителям было представлено сразу несколько новинок в этой сфере, что, конечно же, не может не радовать. Одной из позитивных новостей в конце 2015 года стало объявление компанией ЭЛВИС о начале продаж ЦСП 1892ВМ14Я.

Здесь стоит сказать пару слов о самой компании ЭЛВИС (Открытое акционерное общество Научно-производственный центр «Электронные вычислительно-информационные системы»). История компании началась еще в советское время и связана с предприятием ЭЛАС, которое знаменито тем, что в 1974 году разработало первый в СССР КМОП микропроцессорный комплект сверхбольших интегральных схем (СБИС). Всего за советское время было разработано более 400 микросхем.

В 90-е годы на базе ЭЛАС была создана компания ЭЛВИС, которая вместе с ЗАО «ЭЛВИС-НеоТек» входит в группу компаний «ЭЛВИС». На сегодняшний день ЭЛВИС – один из ведущих и успешных электронных центров проектирования СБИС в России. Разработки компании неоднократно занимали первые места в конкурсе достижений российской электроники и получали премию «Золотой чип».

Сейчас компания занимается проектированием концептуально новых отечественных импортозамещающих микросхем типа «Система-на-Кристалле (СнК)» на базе собственной платформы проектирования «МУЛЬТИКОР»:

• серии программируемых сигнальных микропроцессоров «Мультикор» для применений от мобильных систем связи до высокопроизводительных радарных и гидроакустических комплексов, а также криптографических систем;
• комплект микросхем системного сопряжения «Мультиборт», обеспечивающий новую концепцию проектирования бортовых встраиваемых систем;
• ИМС для СВЧ трактов широкополосных радарных и связных систем. 

Стоит подчеркнуть, что ЭЛВИС не имеет собственных производственных мощностей и использует контрактное производство микросхем, в том числе с привлечением иностранных компаний, в частности и компании TSMC, которая собственно и производит новый ЦСП 1892ВМ14Я по технологии 40 нм. Здесь сразу стоит отметить, что такая бесфабричная организация работы (fabless) стала следствием жесткой конкуренции в данном сегменте рынка.

1892ВМ14Я – малопотребляющий микропроцессор с гетерогенной 6-ядерной архитектурой, включающей следующие основные вычислительные ядра (рис. 2):

• стандартное управляющее процессорное сдвоенное ядро — Dual CORTEX-A9 (СPU 0-1) с FPU-акселератором и NEON SIMD-акселератором (ARM), работающее на частотах до 1104 МГц;
• кластер на базе двух ЦСП-ядер ELcore-30M, работающих с частотой до 912 МГц;
• графический 2D/3D акселератор (MALI-300, ARM) с поддержкой OpenVG 1.1,
• OpenGL ES 2.0/1.1; с поддержкой разрешений до HD 1080р с 4x сглаживанием; со встроенным 8 KB кэш второго уровня;
• ядро многоканального ГЛОНАСС/GPS/BeiDou-коррелятора;
• видеокодек VELcore-01: обеспечение функций H.264 CBP Encode and Decode, Full HD (1920х1080) стерео поток c частотой следования не менее 30 кадров/с; память видеоданных VRAM объемом 1 Мбайт, доступная для CPU и DSP;
• аппаратный ускоритель для сжатия изображений по стандарту JPEG.

Рис. 2. Блок схема ЦСП 1892ВМ14Я

1892ВМ14Я имеет в своем составе различные контроллеры памяти и поддерживает DDR3/ SRAM/ PSRAM/ ROM/ NOR FLASH/ NAND FLASH/ SD/ MMC.

На борту у микропроцессора присутствует богатый набор стандартных коммуникационных интерфейсов: Ethernet MAC 10/100/1000, UART, USB 2.0 (HOST+DEVICE+PHY), I2C, SPI, I2S. Кроме того, он снабжен видеовыходом MIPI DSI и видеовходом MIPI CSI.

Интересной особенностью данного ЦСП является наличие двух портов Space Wire (телекоммуникационный сетевой стандарт для космического оборудования), что говорит и о «космическом» потенциале процессора.

В одном из интервью руководитель компании ЭЛВИС, д.т.н. Петричкович Я. Я., указывал на необходимость создания концептуально новых микросхем и процессоров для тех областей электроники, которые еще не успели освоить конкуренты. Для 1892ВМ14Я такой нишей являются системы машинного зрения, в том числе и интеллектуальные видеокамеры. Для этой области сейчас используются преимущественно процессоры общего назначения с избыточной или, наоборот, недостаточной функциональностью. Новый ЦСП оказывается одним из первых специализированных решений, «заточенным» именно на этот сегмент рынка, и должен успеть его закрепить за собой. 

С другой стороны, 1892ВМ14Я очевидно может использоваться и в других мультимедийных приложениях: навигаторы, планшеты, смартфоны и т.д. Естественно не исключена возможность использования процессора в оборудовании связи, железнодорожных системах, в военной и космической электронике.

Говоря о мобильных приложениях, стоит отметить и невысокое потребление 1892ВМ14Я. Типовое потребление микропроцессора в активном режиме составляет около 3 Вт, в режиме гибернации — 130 мВт, в режиме глубокого сна — 75 мкВт.

Хочется отметить еще один очень приятный аспект, характерный для компании ЭЛВИС в целом, – отличный уровень информационной поддержки пользователей, который не уступает зарубежным грандам. В частности для 1892ВМ14Я предоставлен полный перечень документации, программные примеры, драйверы и библиотеки. Для написания ПО для нового ЦСП используется среда MC Studio 4 (Си/Си++).

Для ознакомления с работой и основными особенностями 1892ВМ14Я предлагается использовать два отладочных набора: Салют-ЭЛ24Д1 и Салют-ЭЛ24Д2 (рис. 3, 4).

В состав наборов входят:

• модуль отладочный Салют-ЭЛ24Д2/ Салют-ЭЛ24Д2;
• источник питания;
• преобразователь USB-UART;
• карта памяти SD 32 ГБ с предустановленной ОС Linux 4.1;
• компакт-диск с документацией, исходными кодами и инструментарием для работы с ОС Linux;
• этикетка.

Рис. 3. Отладочный набор Салют-ЭЛ24Д1

Рис. 4. Отладочный набор Салют-ЭЛ24Д2

Характеристики ЦСП 1892ВМ14Я:

• Технология изготовления: 40 нм КМОП (40LP процесс TSMC);
• Архитектура: многоядерная гетерогенная «система-на-кристалле» с использованием IP-блоков платформы «МУЛЬТИКОР» (от ОАО НПЦ «ЭЛВИС») и покупных IP-блоков;
• Основные вычислительные ядра: стандартное управляющее процессорное сдвоенное ядро — Dual CORTEX-A9 (СPU 0-1) с FPU-акселератором и NEON SIMD-акселератором (ARM), кластер на базе двух DSP-ядер ELcore-30M, графический 2D/3D акселератор (MALI-300, ARM), видеокодек VEL core-01, ядро многоканального ГЛОНАСС/ GPS/ BeiDou-коррелятора, аппаратный ускоритель для сжатия изображений по стандарту JPEG;
• Максимальная тактовая частота: 912 МГц CPU/ 720 МГц DSP при нормальных условиях, не менее 744 МГц CPU/ 480 МГц DSP для наихудших условий, 1104 МГц CPU/ 912 МГц DSP при нормальных условиях и повышенном напряжении ядра (1,2 В);
• Ускорители и ПДП: многоканальный DMA контроллер SDMA, DMA контроллер с возможностью прямой обработки запросов периферийных устройств PDMA;
• Интерфейсы памяти: два порта DDR3 (до 1066 Мбит/c), порт памяти NORMPORT (SRAM/ PSRAM/ ROM/ NOR FLASH), порт памяти NANDMPORT (NAND FLASH), два SD/ MMC порта с поддержкой SD3.0/ MMC4.5;
• Коммуникационные интерфейсы: SpaceWire (SpW), Ethernet MAC 10/ 100/ 1000, MFBSP (LPORT, SPI, I2S, GPIO) с DMA, UART типа 16550А, USB 2.0 (HOST+DEVICE+PHY), I2C, SPI, I2S;
• Периферия: 128 мультиплексированных GPIO выводов, ШИМ–модуляторы, универсальные 32-разрядные;
• таймеры, IT/ RTT, WDT, RTC, видеовыход MIPI DSI или параллельный порт, видеовход MIPI CSI или параллельный порт;
• Потребление микропроцессора при нормальных условиях: общее типовое — 3 Вт, в режиме гибернации — 130 мВт; в режиме глубокого сна — 75 мкВт;
• Потребление ядер: потребление DSP — 0,5 … 0,8 мВт/ МГц, потребление CPU — 0,3 … 0,5 мВт/МГц;
• Напряжение питания: напряжение питания ядра: 1,1…1,2 В, настраиваемое напряжение питания периферии: 1,8/ 2,5/ 3,3 В;
• Тип корпуса: 1296 HFCBGA, 19 x 19 мм;
• Инструментальное ПО: MCStudio 4 (Си/Си++).

Характеристики отладочного модуля Салют-ЭЛ24Д1:

• Процессор: многоядерный ЦСП 1892ВМ14Я;
• Память: DDR3-1066 (32 бит, 2 ГБ), NAND Flash (8 бит @ 100 МГц, 4 ГБ), microSD card (10 МБ/с, 32 ГБ);
• Беспроводные интерфейсы: WiFi (IEEE 802.11), Bluetooth (IEEE 802.15.1), ZigBee (IEEE 802.15.4);
• Высокоскоростные интерфейсы: 4 порта USB 2.0 Host, Ethernet 10/ 100;
• Навигация: ГЛОНАСС/ GPS (опционально);
• Видеовход: MIPI CSI (4 lanes, 1.5 Гбит/с, I2C);
• Видеовыход: MIPI DSI (2 lanes, 1.5 Гбит/с), HDMI (1.3aTx, 1080 p/60 Гц, аудио);
• Аудиовход: Analog jack, Stereo PCM, 16 бит, 192 кГц;
• Аудиовыход: Analog jack, Stereo PCM, 16 бит, 192 кГц;
• Прочие интерфейсы: UART; RS485; I2C; I2S; SPI; MFBSP; CAN ISO 11898;
• Отладочные интерфейсы: JTAG OnCD; Trace Debug Port;
• Режимы загрузки: SD, SPI, UART, NAND;
• Питание: DC JACK 2.5mm 10-30 В, MicroUSB 5 В/3 А;
• Размер платы: 130х105 мм.

Характеристики отладочного модуля Салют-ЭЛ24Д2:

• Процессор: многоядерный ЦСП 1892ВМ14Я;
• Память: DDR3-1066 (32 бит, 1 ГБ), NAND Flash (8 бит @ 100 МГц, 4 ГБ), microSD card (10 МБ/с, 32 ГБ);
• Беспроводные интерфейсы: WiFi (IEEE 802.11), Bluetooth (IEEE 802.15.1), ZigBee (IEEE 802.15.4);
• Высокоскоростные интерфейсы: 4 порта USB 2.0 Host, Ethernet 10/100;
• Навигация: ГЛОНАСС/ GPS (опционально);
• Видеовход: MIPI CSI (4 lanes, 1.5 Гбит/с, I2C);
• Видеовыход: HDMI (1.3aTx, 1080 p/60 Гц, аудио);
• Аудиовход: Analog jack, Stereo PCM, 16 бит, 192 кГц;
• Аудиовыход: Analog jack, Stereo PCM, 16 бит, 192 кГц;
• Прочие интерфейсы: UART; RS485; I2C; I2S; SPI; MFBSP; CAN ISO 11898;
• Отладочные интерфейсы: JTAG OnCD; Trace Debug Port;
• Режимы загрузки: SD, SPI, UART, NAND;
• Питание: DC JACK 2.5mm 10-30 В, MicroUSB 5 В/ 3 А;
• Размер платы: 80 х 100 мм.

О компании

ОАО НПЦ «ЭЛВИС» – один из ведущих Fabless электронных центров проектирования СБИС в России. ОАО НПЦ «ЭЛВИС» вместе с ЗАО «ЭЛВИС-НеоТек» входит в группу компаний «ЭЛВИС».

Компания осуществляет разработку концептуально новых микросхем типа «Система-на-Кристалле (СнК)» на базе собственной платформы проектирования «МУЛЬТИКОР». Среди них: серии программируемых сигнальных микропроцессоров «Мультикор» для применений от мобильных систем связи до высокопроизводительных радарных и гидроакустических комплексов, а также криптографических систем; комплект микросхем системного сопряжения «Мультиборт», обеспечивающий новую концепцию проектирования бортовых встраиваемых систем; ИМС для СВЧ трактов широкополосных радарных и связных систем. 

Компания ОАО НПЦ «ЭЛВИС» неоднократно занимала первые места в конкурсе достижений российской электроники и получала премию «Золотой чип».

Производители: ЭЛВИС

Опубликовано: 09.03.2016