IoT Dev Kit запускает uClinux на микросхеме Cortex-M3 / FPGA SoC

Комплект разработки IoT от «Эрфо» от Arrow сочетает в себе Emcraft COM на базе SoC Microsemi Cortex-M3 / FPGA «SmartFusion2» с платой-носителем и поддерживает uClinux.

Набор разработчика Arrow Electronics SF2 +, предназначенный для камер видеонаблюдения, связи, подключения к домашней сети и приложений Интернета вещей (IoT), необычен тем, что объединяет урезанные uClinux и U-boot с SoC Microsemi SmartFusion2 (SF2).
Microsemi SoC объединяет ядро ​​микроконтроллера ARM Cortex-M3 с FPGA, что обеспечивает такие возможности, как обработка изображений, расширение ввода / вывода, мостовое соединение и безопасность.


SF2 + Комплект разработчика

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Комплект был объявлен как сотрудничество между Arrow Electronics и Microsemi.
Тем не менее, Emcraft Systems создает промежуточный компьютер-модуль SmartFusion2, который интегрирует SoC, а также предоставляет микропрограммное обеспечение uClinux и U-boot комплекта.
Плата Arrow расширяет Emcraft COM аудиопроцессором Timberwolf, интерфейсом ввода-вывода Arduino, портом Ethernet и другими функциями (см. Ниже).

В то время как Linux доминирует в высокопроизводительных устройствах Internet of Things, с другой стороны, он был заблокирован тем, что единственным Linux, работающим на микроконтроллерах ARM, является uClinux, очень скромная реализация, предназначенная для процессоров без MMU.
Кроме того, он работает только на некоторых моделях более высокого класса со встроенными контроллерами памяти, которые позволяют им использовать внешний чип DRAM для удовлетворения минимальных требований к оперативной памяти uClinux.
По словам критиков, добавление чипа ОЗУ увеличивает стоимость, размер и энергопотребление устройства, что также ставит под вопрос производительность.

Emcraft Systems, тем не менее, является лидером uClinux в области микроконтроллеров и утверждает, что она лучше, чем такие решения, как ARM Mbed OS для более высокопроизводительных микроконтроллеров, таких как ARM Cortex-M3 и -M4.
Компания разместила порты uClinux и U-boot для обоих семейств MCU на Github .

Другие платы, которые запускают uClinux на Cortex-M3, включают Amptek Icon SBC.
Icon оснащен чипом NXP LPC1788.

Microsemi SmartFusion2 SoC

SmartFusion2 SoC от Microsemi оснащен 166 МГц Cortex-M3 с встроенной в чип eSRAM и энергонезависимой eNVM.
MCU связан со встроенной матрицей FPGA на основе флэш-памяти.
Утверждается, что FPGA предлагает «на несколько порядков более низкое энергопотребление для приложений с малым рабочим циклом» по сравнению с массивами программируемых логических вентилей.
Другие функции SmartFusion2 SoC включают плоскость управления PCIe Gen2 и интерфейсы последовательной связи.


Упрощенная блок-схема набора SF2 + (слева) и блок-схема SmartFusion2 SoC

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

FPGA предлагает логические элементы LUT с 4 входами, встроенную память и математические блоки для возможностей обработки DSP.
Различные модели SmartFusion2 предлагают компромисс между эффективностью энергопотребления, статической мощностью до 7 мВт во время работы и большей безопасностью на верхнем уровне вплоть до усиленной модели DPA с AES256, SHA256, генератором случайных чисел, ECC и физически неклонируемой функцией (PUF).

В SoC интегрирована технология безопасного хранения ключей Intrinsic ID, которая предлагает «единственную в отрасли возможность регистрации и восстановления ключей PUF в SoC FPGA», - говорит Микросеми.
SmartFusion2 также является единственной SoC FPGA, защищенной от атак с использованием дифференциального анализа мощности (DPA), благодаря технологии Cryptography Research Incorporated (CRI), утверждает компания.
Говорят также, что SoC защищает от возникновения единичных событий (SEU), которые могут привести к изменению состояния двоичных битов и повреждению данных, а также к сбоям оборудования.

Модуль Emcraft SmartFusion2 и Arrow SF2 +

Модуль Emcraft SmartFusion2 57 x 30 мм, также называемый SOM M2S-FG484, поддерживает несколько версий SoC SmartFusion2 в пакете FG896.
Другие функции включают в себя 64 МБ оперативной памяти LPDDR, 16 МБ флэш-памяти SPI и 10/100 Ethernet PHY.
Он также обеспечивает LX7186A импульсный стабилизатор Microsemi и LDO LX8213 (регулятор с малым падением напряжения).


Блок-схемы: комплект SF2 + (слева) и детали SOM Emcraft SmartFusion2 M2S-FG484

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Плата разработчика Arrow для комплекта разработки SF2 + добавляет порт RJ45 Ethernet, порт USB для питания и отладки, а также отдельный интерфейс отладки.
Дополнительные функции включают в себя GPIO, различные последовательные интерфейсы, источник питания, интерфейс Arduino и дополнительные экраны Arduino.


Emcraft M2S-FG484 SOM

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Оператор также добавляет аудиочип Microsemi Timberwolf, поддерживаемый 4-мегабайтной SPI-вспышкой, и пару микрофонов MEM.
По словам Эрроу, процессор Timberwolf предлагает обновляемое на месте встроенное ПО для микрофона дальнего поля, формирования луча, оценки местоположения звука, акустического эхоподавления (AEC), шумоподавления и других улучшений голоса.

Дальнейшая информация

SF2 + Development Kit доступен для заказа по цене $ 125, но в настоящее время в списке нет на складе.
Дополнительную информацию можно найти на странице продукта Arrow SF2 + и на странице продукта Microsemi SF2 + .
Более подробную информацию о SmartFusion2 SoC можно найти на странице продукта Microsemi SmartFusion2 .

Arrow проводит серию семинаров в 2016 году по SF2 +, начиная с 12 января в Блумингтоне, штат Миннесота. Участники получат углубленное техническое обучение по SmartFusion2 SoC FPGA и пошаговые инструкции по методам проектирования и использованию платы. ,
Регистрационный взнос в размере 75 долларов США включает в себя один комплект разработчика SF2 + и две платы ST Micro X-NUCLEO: оценочную плату ST Micro MEMS и датчика окружающей среды и оценочную плату ST Micro Bluetooth Low Energy.
Регистрация может быть найдена здесь .