星空-PIC64GX MPU 面向智能边缘计算应用

[导读]聪明城市、长途监控、主动驾驶汽车和智能视觉等多种利用对智能边沿计较的需求正在不竭增添。在本文中，我们重点介绍 Microchip Technology 全新 PIC64GX 系列 64 位微处置器的一些功能。 聪明城市、长途监控、主动驾驶汽车和智能视觉等多种利用对智能边沿计较的需求正在不竭增添。在本文中，我们重点介绍 Microchip Technology 全新 PIC64GX 系列 64 位微处置器的一些功能。 边沿计较 与传统的集中式处置相反，边沿计较是在数据生成的处所四周进行处置的处所。这可以实现更高的速度和体积，从而取得及时成果。病院和工场等场合的此类计较需要低延迟而且可以或许在没有收集毗连的环境下快速计较。 人工智能(AI) 和机械进修 (ML) 算法可用在快速调剂计较，使其更高效、更快速。不受节制的情况，例如农业中的情况，可以在处所一级获得更有用的节制。用户体验可以在很多方面获得改良，包罗对年夜量数据的快速响应、更高的平安性(以即可以在当地节制敏感数据)和在收集或云毗连可能间歇性的偏僻地域进行自立操作。 边沿收集可以处置摄像甲等传感器搜集的输入数据，并利用 AI/ML 在当地优化对这些输入的响应。一个例子是在医疗保健范畴，可以配备 MRI 和 CT 扫描仪等成像装备在当地处置图象，从而节流贵重的时候。长途手术支援和长途医疗就是边沿计较的低延迟可以拯救患者生命的例子。 PIC64 MPU 系列 Microchip Technology 是 8 位、16 位和 32 位嵌入式解决方案的带领者。他们的 8 位、16 位和 32 位微节制器 (MCU) 普遍利用在从家用电器、车库门开启器到工业和汽车节制系统等各类利用。这些风行的 MCU 作为 PIC 系列产物进行发卖，具有哈佛/改进哈佛 RISC、MIPS 和 ARM 等架构。 他们的基在 Arm 内核的 32 位微处置器 (MPU) 系列面向很多交通、工业和消费设计。另外，他们的 PolarFire 等 FPGA 系列在智能国防、航空航天、机械人等范畴供给了高计较机能。凭仗这一经验，他们在 2024 年 7 月公布进军 64 位 MPU 范畴。该系列名为 PIC64，包罗针对智能边沿计较的PIC64GX MPU，和针对航空航天和国防利用的 PIC64 高机能太空飞翔计较 (PIC64-HSPC) 耐辐射装备。 PIC64GX 继续了 PolarFire SoC 的一些要害特征，而且与这些器件直接引脚兼容。让我们更具体地领会 PIC64GX MPU 的一些特征。 PIC64GX MPU PIC64GX MPU 架构的简化框图如图 1 所示。 图 1：PIC64GX MPU 架构的简化框图(来历：Microchip Technology) CPU焦点复合体 多核架构总共由五个与内存子系同一致的RISC-V焦点构成。 RISC-V 微架构撑持 Linux 操作系统 (OS)，并利用简单的五阶段问题有序管道。 U54 HART 由四路 625 MHz RV64GC RISC-V 处置硬件线程 (HART) 构成。它们供给 3.1 CoreMarks /MHz 和 1.7 DMIPS/MHz。这些 U54 内核包罗物理内存庇护 (PMP) 单位、内存治理单位 (MMU) 和 L1 内存系统。 PMP撑持16个内存区域，可用在设置这些区域的拜候权限。 MMU 供给虚拟内存撑持，包罗映照到 38 位物理地址空间的 39 位地址空间。 L1 指令存储器可设置装备摆设为 32 KB 8 路指令高速缓存或 28 KB 指令慎密集成存储器 (ITIM)。 L1 数据存储器是一个 32 KB 的高速缓存。两个 L1 存储器均具有基在单毛病改正、双毛病检测 (SECDED) 的纠错码 (ECC) 功能。 包括 625 MHz RISC641MAC E51 监控处置器内核，凡是用在履行操作系统到 U54 内核的指导加载、裸机用户利用法式和监控 U54 内核。 E51 的 16 KB 指令高速缓存可以部门从头设置装备摆设为 8 KB ITIM。包括一个 8KB 数据慎密集成存储器 (DTIM)。这两种存储器还具有 SECDED ECC 实现。 焦点复合体包罗 2 MB 带 SECDED 的 L2 高速缓存。这用在为焦点复合体中的主装备供给快速的内存复制。 L2 缓存节制器还充任基在目次的一致性治理器。当缓存体例被禁用时，内存空间可以作为 1.8 MB L2 疏松集成内存 (L2LIM) 进行寻址。这供给了肯定性行动，不成能呈现高速缓存未射中，而且优先级高在高速缓存路拜候。 PIC64GX 包括一个 128 kB 的嵌入式非易掉性存储器 (eNVM)，该存储器也遭到 SEDED 庇护，而且具有较长的数据保存时候。 非对称多重处置 (AMP) PIC64GX 旨在履行肯定性及时计较使命的多功能组合，和更多非肯定性利用丰硕的情况(例如 Linux )。传统的对称多处置 (SMP) 对所有使命利用不异的处置器。这可能会致使特定使命的资本分派过量，从而致使效力低下。利用 AMP，可以按照特定使命分手和优化各类处置事务。这些可以针对计较强度和内存要求进行优化。 利用 Zephyr 等及时操作系统 (RTOS)，可以以低延迟的体例可猜测地履行节制轮回等时候要害型使命。 PIC64GX 是首款撑持 AMP 的 RISC-V 多核解决方案。图 2 显示了同时利用 AMP 和 SMP 的示例。此处，3 个或 3 个内核专用在 Linux 操作系统的 SMP，该操作系统资本为 1 MB 的 L2 高速缓存。其余处置器专用在 AMP，可直接拜候设置装备摆设为 LIM 的 L2 内存系统的一部门，以免不肯定的内存缓存。是以，PIC64GX 设置装备摆设为 2 个部门自力的装备上下文，每一个上下文都运行其工作负载。 外设可以分派给任一上下文。 PIC64GX 撑持 OpenAMP 行业尺度，例如长途处置器动静传递 (RPMsg)，答应 Hart 间/上下文间之间进行通讯。 Hart 软件办事 (HSS) 固件充任系统监督器，陈述总线毛病、致命异常等，由 E51 内核履行。 图 2：PIC64GX 上的 AMP 和 SMP 示例(来历：Microchip Technology) DDR 接口、外设和毗连 DDR 内存节制器撑持 DDR4-1333 或 LPDDR4-1333，每一个 DDR 接口高达 32 GB。当设置装备摆设为 36 位总线宽度时，它具有 SECDED 功能。 包罗一系列普遍的外围装备，例如： · 2 个千兆位以太网 MAC (GEM) · 合适 MMC 5.1/SD/SDIO/eMMC 尺度的外设和用在 SD 卡的 MAC，具有本身的 DMA 节制器 · 兼容 USB 2.0 OTG 的内核 · 2 个 PCIe Gen2 节制器，用在毗连一个或多个主机处置器 · 2 个 SPI 和 I2C 和 5 个多模式 UART 接口 · 四路 SPI (QSPI) 闪存节制器 · 2个CAN焦点 · 2 通道 MIPI CSI-2 输入(速度为 1 Gbps)，用在毗连摄像头和传感器、具有专用 I 2 C 的 HDMI 1.4 (720P) 输出和视频管道 · 看门狗按时器、及时计数器、按时器 平安特征 PIC64GX 包括很多平安和安保功能，这些功能对现今医疗、航空和国防等很多边沿通讯利用相当主要。 下面列出了此中一些： · 平安非易掉性存储器(sNVM)：PIC64GX 具有 56 KB sNVM，可用在存储敏感用户数据。这可以经由过程利用 AES-256 的装备独一的 PUF 密钥进行庇护。 · 供给 2 个平安启动选项，此中之一包罗利用 sNVM 供用户平安启动其代码。默许方式利用来自平安存储器的 Microchip 平安指导加载法式，并在运行用户代码之前在 eNVM 上履行签名和哈希查抄。 · PMP 设置内存权限，包罗使它们遭到写庇护的区域锁定。 · 内存庇护单位包罗每一个非 HART 主装备并避免随机内存拜候。可觉得外围装备设置拜候区域和权限设置。 · 防窜改功能包罗电压、频率和温度监控器。采取差分功率阐发 (DPA) 对策来庇护密钥免受旁道进犯。 · PIC64GX 器件中包括 Athena TeraFire EXP-F5200B 加密处置器，以确保数据平安。这撑持很多加密算法，例如 AES 和 SHA 变体、RSA、DSA、EC 密钥对 ECDSA 等。 · PIC64GX 上的所有 RAM 都具有 ECC。 产物选项和开辟撑持 PIC64GX 系列的首批产物包罗： · PIC64GX1000/FCS 具有 1 个 PCIe Gen2 通道和 16 位 DDR 总线宽度。它采取 FCSG325 11 x 11 x 0.5 mm 封装，合用在 0-100°C 的扩大贸易温度规模或 – 40 – 100°C 的工业温度规模。 · PIC64GX1000/FCV 具有 1、2 或 4 个 PCIe Gen 2 通道选项，并具有 32 位 DDR 总线宽度。它采取 FCVG484 19 x 19 x 0.8 mm 封装。供给与上面列出的 FCS 封装不异的温度额定值。 可使用多种开辟东西，例如： · 带有 RV64 的 MPLAB 集成开辟情况 (IDE) · Linux 操作系统 · RTOS，例如 Zephyr · GitHub，包括很多裸机驱动法式、RTOS 和其他参考示例 PIC64GX Curiosity 评估套件包罗 MPU 和 1GB DDR 存储器、1GB 以太网毗连器、一个 Raspberry MIPI 毗连器、一个 MikroBUS™ 扩大接头、一个 HDMI 输出、3 个经由过程 USB Type C 和 USB 转 JTAG 的 UART 毗连调试接口。

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