Spartan-6 FPGA 工業(yè)影像目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)(賽靈思)

賽靈思公司在德國(guó)紐倫堡召開的 2010 年全球嵌入式展覽會(huì)（Embedded World 2010）上推出賽靈思 Spartan®-6 FPGA 工業(yè)影像目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)，為低成本、低功耗的工業(yè)影像系統(tǒng)加速高性能視頻處理應(yīng)用開發(fā)。工業(yè)設(shè)備 OEM 廠商現(xiàn)在就可快速構(gòu)建并評(píng)估具有高清影像分辨率、專用影像傳感器接口，以及智能視頻和高級(jí)影像處理算法的可再編程影像解決方案。

2009 年，數(shù)字 IP 攝像頭占全球監(jiān)控?cái)z像頭市場(chǎng)的 11%，這一市場(chǎng)份額到 2013 年預(yù)計(jì)將增至 25%。 賽靈思的工業(yè)影像平臺(tái)使 OEM 廠商能夠充分利用市場(chǎng)機(jī)遇，發(fā)揮專為視頻處理應(yīng)用而量身定制的完整開發(fā)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，充分滿足高分辨率數(shù)字視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控以及機(jī)器視覺系統(tǒng)等視頻處理應(yīng)用的需求。

“隨著工業(yè)影像產(chǎn)品從模擬向數(shù)字技術(shù)的轉(zhuǎn)變且影像傳感器日益專業(yè)化，系統(tǒng)架構(gòu)師必須放眼 ASSP 和 ASIC 以外，尋找靈活性和成本效益更高的可編程平臺(tái)?！辟愳`思工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療市場(chǎng)營(yíng)銷總監(jiān) Mark Jensen 指出，“我們的 Spartan-6 FPGA 工業(yè)影像平臺(tái)使工業(yè) OEM 廠商能以更少的投入實(shí)現(xiàn)更高的回報(bào)，從而不僅能輕松擴(kuò)展現(xiàn)有系統(tǒng)，同時(shí)還能加速開發(fā)最新的、業(yè)界前沿的差異化視頻處理應(yīng)用，以滿足日新月異的產(chǎn)品與市場(chǎng)要求實(shí)現(xiàn)靈活的擴(kuò)展。”

針對(duì)工業(yè)影像應(yīng)用而優(yōu)化

憑借 Spartan-6 FPGA 工業(yè)視頻處理套件提供的最新可編程技術(shù)和智能設(shè)計(jì)方法，工業(yè)影像目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)使工程師能夠集中精力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化與技術(shù)創(chuàng)新，而不必為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)架構(gòu)操心勞神。這種專用開發(fā)套件是廣受青睞的 Spartan-3A FPGA DSP 視頻入門套件的第二代產(chǎn)品，不僅能輕松實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的特性及功能，而且還能通過低成本、低功耗的 Spartan-6 FPGA 系列產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)更高的器件密度。

該款工業(yè)視頻處理套件與安富利聯(lián)合開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了全面集成并具有高度的可擴(kuò)展性，并提供進(jìn)行“開箱即用”設(shè)計(jì)工作所需的全部軟、硬件。該套件包括帶兩塊基于業(yè)界標(biāo)準(zhǔn) FPGA 夾層卡 (FMC) 規(guī)范 的子卡的 Avnet Spartan-6 LX150T FPGA 開發(fā)板、視頻與影像處理軟 IP、ISE® 設(shè)計(jì)套件系統(tǒng)版本軟件以及 4 種目標(biāo)參考設(shè)計(jì)。此外，該套件還具備可為實(shí)時(shí)高清 (HD) 視頻流功能提供直接支持的 Omnivision 影像傳感器。

 “對(duì)工業(yè)與監(jiān)控領(lǐng)域中基于 FPGA 的視頻處理感興趣的開發(fā)人員來(lái)說，該套件可謂完美的切入點(diǎn)?！卑哺焕娮釉咳蚣夹g(shù)市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁Jim Beneke 指出，“我們?cè)谔准刑峁┑挠布軌蚺c示例參考設(shè)計(jì)完美結(jié)合，使工程師能夠全面探索賽靈思和第三方合作伙伴推出的最新視頻 IP?！?/p>

多種目標(biāo)參考設(shè)計(jì)

工業(yè) OEM 廠商可充分利用賽靈思 FPGA 和 32 位 MicroBlaze™ 軟處理器強(qiáng)大的并行處理能力將系統(tǒng)處理器解放出來(lái)，進(jìn)而實(shí)施協(xié)處理架構(gòu)。在 Spartan-6 中嵌入的功耗優(yōu)化型串行收發(fā)器和高速 I/O 使工業(yè) OEM 廠商能使用支持 HD 分辨率、更高的位深以及廣泛的動(dòng)態(tài)范圍影像的最新影像傳應(yīng)器。通過在同一封裝布局中縮放器件尺寸可實(shí)現(xiàn)高靈活性的低成本設(shè)計(jì)平臺(tái)，從而方便地為 Spartan-6 FPGA 添加與眾不同的差異化特性及功能。

隨套件提供的目標(biāo)參考設(shè)計(jì)可開箱即用，用于創(chuàng)建能支持即時(shí) HD 攝像頭、雙攝像頭和 DVI 輸入源的單芯片攝像頭和視頻處理模塊：

• 攝像頭幀緩沖器：可實(shí)時(shí)處理攝像頭捕獲的視頻流，并緩沖至外部存儲(chǔ)器中。設(shè)計(jì)通過數(shù)據(jù)緩沖來(lái)更改視頻幀速率，并利用 MicroBlaze 軟處理器對(duì)硬件處理模塊進(jìn)行控制；
• DVI 視頻處理：當(dāng)視頻流流經(jīng)系統(tǒng)時(shí)對(duì)其進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)處理，這不僅為視頻處理系統(tǒng)提供了一種最簡(jiǎn)單的形式，而且還消除了需要采用外接存儲(chǔ)器中幀緩沖器的麻煩；
• DVI 視頻幀緩沖器：工作的視頻管道使用外部存儲(chǔ)器作為幀緩沖，并以簡(jiǎn)單平臺(tái)作為開發(fā)人員的設(shè)計(jì)工作起點(diǎn)；
• 高性能硬件協(xié)同仿真：用原始以太網(wǎng)連接支持多設(shè)計(jì)迭代，進(jìn)而加速算法驗(yàn)證。

結(jié)合基礎(chǔ)板和 FMC 子卡，目標(biāo)參考設(shè)計(jì)可用于立即啟動(dòng)工業(yè)影像產(chǎn)品的開發(fā)，滿足視頻監(jiān)控領(lǐng)域（IP 視頻攝像頭、網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)、視頻分析）、機(jī)器視覺（智能攝像頭、高速影像系統(tǒng)、通信和處理接口）以及視頻會(huì)議（高清攝像頭、視頻顯示、壓縮/傳輸單元）等的需求。內(nèi)含的多個(gè)示例展示了編譯、調(diào)試以及分析基于 Spartan-6 FPGA 的工業(yè)視頻應(yīng)用特性的最佳實(shí)踐方法，并介紹了如何進(jìn)行設(shè)計(jì)定制以最大限度地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化。

可擴(kuò)展的開發(fā)環(huán)境

具備 Spartan-6 LX150T 開發(fā)板的 Spartan-6 FPGA 工業(yè)視頻處理套件能夠針對(duì)工業(yè)影像系統(tǒng)顯著簡(jiǎn)化全幀速率、高清視頻處理的設(shè)計(jì)、評(píng)估和集成。基礎(chǔ)卡上的 兩個(gè) FMC 連接器可用于將雙影像傳感器 (Dual Image Sensor) 與 DVI 輸出 FMC 模塊 (AES-FMC-IMAGEOV-G) 和 DVI 輸入/輸出 FMC 模塊 (AES-FMC-DVI-G) 子卡相集成。任何未使用的FMC 連接器都能用于通過定制模塊進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)。

這一可擴(kuò)展的、基于標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案使硬件設(shè)計(jì)人員、研發(fā)算法開發(fā)人員以及軟件開發(fā)人員能夠比采用ASSP 或 ASIC方案時(shí)更早地進(jìn)行視頻處理應(yīng)用的芯片評(píng)估、測(cè)試、設(shè)計(jì)和集成。此外，他們還能在整個(gè)開發(fā)與生產(chǎn)過程中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，從而不僅能夠滿足不斷變化的產(chǎn)品規(guī)范要求，而且還可充分受益于最新的影像處理算法、視頻分析以及新興的串行接口技術(shù)。

定價(jià)與供貨情況

Spartan-6 FPGA 工業(yè)視頻處理套件現(xiàn)已開始供貨，目前可通過賽靈思的分銷合作伙伴安富利立即進(jìn)行訂購(gòu)，本月晚些時(shí)候?qū)⑦M(jìn)行首批發(fā)貨。2010 年 4 月將全面提供量產(chǎn)級(jí)芯片產(chǎn)品。套件價(jià)格為 2,695 美元，并配套提供快速啟動(dòng)設(shè)計(jì)工作所需的全部文檔、線纜及電源等。